1. 金属在应力(拉应力)和腐蚀性介质的共同作用下(并有一定的温度条件)所引起的破裂为应力腐蚀破裂。常用金属材料易产生应力腐蚀破裂的环境组合见有关的标准规范。GB 50316规定,管子弯曲及管件成形后的热处理,有应力腐蚀的管道及其他对消除残余应力有严格要求的管道,需热处理时,必须在设计文件中规定。这些要求也适用于其他应力腐蚀管道器材选用的要求。
2. 湿硫化氢应力腐蚀环境。
当管道中介质所含H2S符合下列条件时,则为湿硫化氢应力腐蚀环境:
①. 介质温度≤((60+2P),P为介质压力:MPa。
②. 介质中H2S分压
③. 介质中含有液相水或操作温度处于露点之下。
④. 介质pH<6,但当介质中含有氰化物时pH>7。
3. 在湿硫化氢应力腐蚀环境中,管道用材料应符合下列要求:
①. 材料标准规定的屈服强度σs≤355MPa;:材料实测的抗拉强度σb≤630MРa;;材料使用状态应为正火、正火加回火、退火或调质状态。
②. 碳当量CE限制:低碳钢和碳锰钢CE≤0.40%(CE=C%+Mn/6%);低合金钢(包括低温镍钢)CE≤0.45%[CE=C%+Mn/6%+(Cr+Mo+V)/5%+(Ni+Cu)/15%];钢材焊接时,焊缝热影响区的一部分被加热至亚共析钢加热时,所有铁素体都转变奥氏体的温度)以上,快速冷却后会被淬硬。钢材含碳量越高,热影响区的硬化与脆化倾向越大,在焊接应力作用下容易产生裂纹,钢的各种化学成分对钢淬硬性的影响通常折算成碳的影响,称为碳当量。
③. 管道需经焊后热处理,热处理后焊缝(含热影响区)的硬度不大于200HB;
SH 3501《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》规定热处理后焊缝(含热影响区)的硬度值,不应超过母材标准布氏硬度值加100HB,且符合下列规定:合金总含量小于3%,不大于270HB;合金总含量3%~10%,不大于300HB;合金总含量大于10%,不大于350HB。
GB 50235《工业金属管道工程施工及验收规范》规定热处理后焊缝(含热影响区)的硬度值,当设计文件无明确规定时,碳素钢不宜大于母材硬度的120%,合金钢不宜大于母材硬度的125%。
④. 钢扳厚度大于20mm时,应按JB/T 4730《承压设备无损检测》进行超声波探伤,符合Ⅱ级要求。
⑤. 选用镇静钢,可用钢材为Q235B、Q235C、20、20g、16Mn等。
⑥. 硫化氢管道采用伴热,避免产生冷凝液而腐蚀管道,可用碳钢不用不锈钢。
⑦. 酸性天然气系统和酸性天然气-油系统管道材料的选择,可参考SY/T 0599《天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求》的规定。
连多硫酸应力腐蚀环境下,可能产生连多硫酸应力腐蚀开裂,奥氏体不锈钢应选用超低碳或稳定化型不锈钢。
4. 用于含硫化氢介质的阀门材料可遵循NACE MR0103或NACE MR0175的要求。