湿硫化氢环境下标准实验方法的选择和应用

合集下载

硫化氢的检测和防护方法

硫化氢的检测和防护方法

硫化氢的检测和防护方法硫化氢(H2S)是一种有毒、无色、易燃的气体,具有刺激性味道,常见于石油、天然气、煤矿等行业。

长时间暴露于硫化氢环境中,会对人体造成严重的危害,如头痛、恶心、胸闷、呼吸困难等,甚至可导致死亡。

因此,对硫化氢进行有效的检测和防护是至关重要的。

一、硫化氢的检测方法1.传感器法:使用硫化氢传感器可以很容易地检测到空气中的硫化氢浓度。

这些传感器可以安装在检测器上或特殊的个人防护设备上。

传感器具有快速响应、灵敏度高、方便携带等优点。

2.化学吸附法:这是一种基于硫化氢与特定化学反应产生颜色变化的方法。

检测器使用吸附材料(例如卤化钡)吸附硫化氢,使空气中硫化氢的浓度成为可视化指标。

3.色谱法:使用色谱检测器可以精确测量空气中硫化氢的浓度。

色谱法检测能力强,但设备复杂,不适合移动的检测需求。

二、硫化氢的防护方法1.空气呼吸器:空气呼吸器是在空气中添加氧气以提供呼吸的装置。

通过使用空气呼吸器,工作人员可以避免吸入有毒气体,确保其安全。

2.个人防护设备:个人防护设备包括安全帽、呼吸器、工作手套、护目镜等。

这些设备可以防止硫化氢进入眼睛、嘴巴、鼻子和皮肤等部位。

3.通风系统:通风系统可以稀释和排除有毒气体,从而降低有毒气体的浓度。

通风系统应设计得合理,运行得有效。

4.培训和操作手册:工作人员需要了解如何检测有毒气体、如何使用个人防护设备以及如何应对意外事件。

在编制操作手册时,应考虑可能的情况,详细说明应急程序。

综上所述,对硫化氢进行有效的检测和防护是非常重要的。

有效的防护措施可以避免工人吸入气体,减少健康风险和事故的概率。

同时,需要确保工作人员接受有关培训和操作手册,以确保他们了解有毒气体的风险,并知道如何使用个人防护设备。

生物滴滤塔净化H2S气体的菌种筛选、填料改性及反应动力学分析

生物滴滤塔净化H2S气体的菌种筛选、填料改性及反应动力学分析

生物滴滤塔净化H2S气体的菌种筛选、填料改性及反应动力学分析生物滴滤塔净化H2S气体的菌种筛选、填料改性及反应动力学分析摘要:随着工业化进程的加快,大量H2S气体的排放对生态环境造成了严重的污染,因此采用生物滴滤塔技术进行H2S气体的净化已成为一种有效的治理手段。

本研究通过菌种筛选、填料改性和反应动力学分析,系统地研究了生物滴滤塔在H2S气体净化中的应用。

1. 引言H2S气体是一种剧毒气体,对人、动植物和环境均具有极大的威胁。

当前,净化H2S气体的方法主要有化学法和生物法。

相比之下,生物法具有环保、低成本和高效的优势,因此成为了研究的热点。

生物滴滤塔是一种常用的生物法净化H2S气体的技术,通过将包含硫化物的气体通过填料床,利用微生物降解H2S气体。

本研究旨在筛选适用于生物滴滤塔的菌种,通过改性填料提高反应效果,并对反应动力学进行分析。

2. 菌种筛选通过采集不同生物滴滤塔现场的样品,使用不同的培养基对细菌进行筛选。

筛选依据是菌株的降解H2S的能力。

首先,通过进行不同条件下的优化培养,筛选出适合生物滴滤塔的菌株。

其次,通过使用特定培养基进行筛选,对比不同菌株的降解效果。

最后,筛选出降解效果最佳的菌株。

3. 填料改性填料是生物滴滤塔的重要组成部分,合适的填料可以提高反应效果。

本研究使用活性炭和陶瓷球等填料进行改性。

首先,使用活性炭改性填料,提高了填料的吸附能力,减少了H2S气体的泄漏。

其次,使用陶瓷球改性填料,增加了菌群的附着面积,提高了H2S气体的降解效率。

4. 反应动力学分析通过在不同温度条件下进行生物滴滤塔实验,收集H2S浓度和时间的相关数据。

然后,利用动力学模型对数据进行分析,得出反应速率常数和反应机制。

同时,分析温度对反应效果的影响,进一步优化生物滴滤塔的运行条件。

5. 结论本研究通过菌种筛选、填料改性和反应动力学分析,系统地研究了生物滴滤塔在H2S气体净化中的应用。

结果表明,适合生物滴滤塔的菌种具有良好的降解能力,填料改性能够提高反应效果,反应动力学分析有助于优化生物滴滤塔的运行条件。

湿H2S应力腐蚀环境设计原则

湿H2S应力腐蚀环境设计原则

湿H2S应力腐蚀环境设计原则及技术要求
一.设计原则
1.钢板采用正火板
2.焊接接头系数XXX
3.腐蚀余量不小于3mm
4.A、B类焊接接头检测射线/xx%/II/AB级
5.焊接接头表面检测标准磁粉/xx%/Ⅰ/A,B,D(内表面)
二.技术要求
1.所有与筒体相焊的内构件均应采用连续焊,其角焊缝应打磨圆滑,A、B类焊接接头(内表面)打磨光滑,D类焊接接头应打磨圆滑。

2.公称直径大于等于250mm的法兰(包括人孔)用锻件级别为III级,其余为Ⅱ级,且热处理状态为正火+回火。

3.本设备制造完毕后应进行整体消除应力热处理,热处理温度为620℃%%p20℃,恒温时间不小于(厚度/25)分钟,热处理后焊缝和热影响区的硬度不得大于HB200。

4.与设备相焊的构件应在热处理前焊接完毕,热处理后不得再在设备上施焊,且不允许在接触介质一侧打钢印。

5.厚度大于等于12mm的钢板应按JB/T4730-2005《承压设备无损检测》逐张进行100%超声检测,Ⅱ级合格。

6.人孔筒节应采用XXX(正火)板,且对接接头进行100%射线检测,Ⅱ级合格。

7.本设备存在湿H2S应力腐蚀环境。

8..明细表中所列法兰数量均不包括配对法兰。

硫化氢浓度测定方法的比较和建议

硫化氢浓度测定方法的比较和建议
o y r g n s l d n t e ts n p oe t e p r r n e o n i a a i e ff t r g r s i tr .I v l ae f h d o e u f e i h e t o r t ci e f ma c f a t s c n s r o l i e p r o s t a i t s i v o g t i e n a d t a h o c n r t n o y r g n s l d s lw rb s g i d mer . t s p o e h t h l a iltp o o ti h t e c n e t i fh d o e u f e i e y u i o o ty I i r v d t a e u t vo e h tmer t a o i o n t r c meh d h s g o c u a y a d p e iin n t i s i b e f r ln — i e t o h i r o y r g n s l d t o a o d a c r c n r cso ,a d i s u t l o g t a o me t s n t e t e f h d o e u f e t i

流 量 计
体 析 分 仪

吸收瓶
瓶 .将 吸 收 瓶 中 的 溶 液 全 部 转
mi e a ra l n i . x d g sf o g tme o
【 ewod 】hdoe uf e i o er; laie poo e i m to K y rs y rgnsld;o m t ut v lt htm tc ehd i d y r o r
硫 化 氢是许 多 工 业 生产 中的 期 接 触 .会 引起 神 经衰 弱 综合 症 光 .当 紫外 线 照 射仪 :用 8

2023年硫化氢分析安全操作规程

2023年硫化氢分析安全操作规程

2023年硫化氢分析安全操作规程【摘要】硫化氢是一种具有强烈毒性和易燃性的气体,对人体和环境有潜在的危害。

为了保护人员的安全和减少事故发生的风险,制定了硫化氢分析安全操作规程。

本文详细介绍了硫化氢分析的相关知识和注意事项,包括设备选择、操作流程、安全防护等内容,以确保硫化氢分析的过程安全可靠。

【关键词】硫化氢、分析、安全、操作规程一、引言硫化氢是一种常见的有毒气体,具有强烈的刺激性气味,对人体和环境有潜在的危害。

硫化氢分析是对硫化氢浓度进行检测和评估的过程,广泛应用于环境、工业和医疗等领域。

为了保护工作人员的安全和减少事故发生的风险,制定硫化氢分析安全操作规程至关重要。

二、硫化氢分析设备选择1. 选择具有良好性能和稳定性的硫化氢分析仪器,确保准确测量硫化氢浓度。

2. 选择高质量的硫化氢分析仪器,确保其可靠性和长期稳定性。

3. 选择适用于硫化氢分析的仪器,例如气相色谱仪或便携式硫化氢检测仪等。

三、硫化氢分析安全操作规程1. 在进行硫化氢分析之前,必须进行详细的安全培训,包括硫化氢的特性、风险评估和应急处置等知识。

2. 在进行硫化氢分析时,必须穿戴个人防护装备,包括防毒面具、防护手套和防护服等,以防止硫化氢对人体的直接接触。

3. 在进行硫化氢分析时,必须确保操作环境通风良好,以避免硫化氢浓度过高引发危险。

4. 在进行硫化氢分析时,必须使用合适的容器收集样品,并进行适当的密封,以防止硫化氢泄漏造成的危险。

5. 在进行硫化氢分析时,必须遵循操作规程,按照正确的流程和方法进行操作,确保结果的准确性和可靠性。

四、硫化氢分析事故应急处置1. 如果发生硫化氢泄漏的情况,必须立即采取紧急措施,如迅速撤离现场、切断气源等,确保人员的安全。

2. 如果发生硫化氢中毒的情况,必须立即进行急救措施,如进行人工呼吸、输氧等,保护患者的生命。

五、硫化氢分析安全管理1. 制定硫化氢分析安全管理制度,明确责任分工和管理流程,确保硫化氢分析的安全可控。

湿硫化氢环境下压力容器钢板的应力腐蚀机理与材料选择

湿硫化氢环境下压力容器钢板的应力腐蚀机理与材料选择

湿硫化氢环境下压力容器钢板的应力腐蚀机理与材料选择钢板材料在湿H2S环境中,如果硬度偏高,同时有拉伸应力存在,容易导致应力腐蚀发生,造成严重后果。

文章利用实验室实验方法分析应力腐蚀原因,对钢板提出了技术要求来预防湿硫化氢应力腐蚀。

标签:钢板;硬度;湿硫化氢;应力腐蚀破裂石油化工及油田采油设备处理的原油中含H2S,随着高硫高酸原油加工量的增加,硫化氢对设备的腐蚀也愈加严重,已成为石化行业较为突出的问题,特别是湿H2S应力腐蚀开裂,所引起的事故往往是突发的、灾难性的。

因此,开展H2S腐蚀的相关研究对于确保石化设备的安全运转以及提高石化行业的生产效率具有重大的理论和实际意义。

1 湿硫化氢环境中的腐蚀分类1.1 在硫化物腐蚀环境和静态拉应力同时作用下产生的开裂称硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。

这是酸性环境中破坏性和危害性最大的一种腐蚀。

1.2 氢致开裂(HIC)与SSCC的驱动力不同,HIC不需要像SSCC那样的外力,其生成裂纹的驱动力是靠进入钢中的氢产生的气压,当氢气压超过材料屈服强度时便产生变形开裂,裂纹间相互扩展连接形成阶梯型开裂(SWC)。

2 实验方法的选择与应用2.1 A.SSCC实验SSCC方法的适用性:模拟由外力或作应力引起的硫化物应力腐蚀开裂的实验,可作为压力容器等产品的标准检验方法,同时可研究H2S对不同材料和不同工艺性能的影响。

一般情况推荐使用美国腐蚀工程师协会NACETM0177 标准中的A法,即恒负荷拉伸实验法,实验采用饱和的H2S水溶液(质量浓度约3250mg/L),配制时应注意使用冰乙酸(冰醋酸),其积体分数为99.5%。

应力值和时间的确定:实验过程中,对于施加的应力可参考GB/T15970.1-1995标准的二元搜索法来确定临界应力,实验后的应力腐蚀数据采用统计方法进行处理。

不论施加应力或试样暴露到腐蚀环境的顺序如何,都以试样暴露到腐蚀环境开始计时。

确定应力与断裂时间曲线时,需10~15支应力腐蚀试样,实验周期约45天,测定不同应力下的断裂时间,试样720h仍不发生断裂的应力定为应力腐蚀门坎值σth。

硫化氢分析安全操作规程范本(2篇)

硫化氢分析安全操作规程范本一、目的与适用范围\t为确保硫化氢分析操作的安全性,保护实验人员和实验环境,制定本安全操作规程。

本规程适用于所有涉及硫化氢分析的实验室和实验操作。

二、安全设施与装备1. 实验室应配备充足的通风设备,保证室内气流畅通,并定期检查和维护。

2. 实验室应安装应急洗眼器和应急淋浴器,并保持通畅和可用状态。

实验人员应熟悉其使用方法。

3. 实验室应设置标识牌和安全警示标识,明确标识硫化氢的危险性并提醒实验人员采取措施。

4. 实验室操作台面上应配备防滑垫,并保持干燥。

实验人员应穿适当防护服及鞋套等个人防护装备。

三、个人防护措施1. 实验人员在操作前应穿戴好防护服、护目镜和手套等个人防护装备,并确保其正常使用和保存。

2. 在进行硫化氢分析操作时,应戴上合适的呼吸防护设备,如空气过滤面罩或呼吸器等,以保护呼吸系统不受硫化氢气体的侵害。

3. 实验人员操作时应保持专注和警觉,避免疲劳和分心导致安全事故。

四、实验操作规程1. 实验过程中应严格控制硫化氢气体的浓度,避免超过可接受的安全限值。

2. 在操作前,应将实验室内的其他可能与硫化氢反应的物质清除干净,以避免产生危险的化学反应。

3. 硫化氢分析操作需在通风良好的条件下进行,确保室内气体得到及时排除。

4. 操作过程中禁止近距离观察硫化氢气体的颜色和臭味,以免造成健康伤害和中毒。

5. 在取样时必须严格按照相关规程和标准操作,避免误操作和事故发生。

6. 实验结束后,实验人员应及时清理实验室和操作台面,并保持卫生整洁。

五、应急处理措施1. 如发生硫化氢泄漏,实验人员应立即打开实验室通风设备,并确保自身的安全。

2. 发现硫化氢泄漏后,应迅速撤离泄漏区域,通知实验室负责人并启动紧急预案。

3. 如实验人员发生中毒或受伤,应立即进行急救,并及时送往医院治疗。

4. 在紧急情况下,实验室应设有紧急联络方式,并能及时联系到相关部门进行处理。

六、实验室管理与培训1. 实验室应定期进行安全教育培训,确保实验人员了解相关安全规程和操作程序。

硫化氢浓度测定方法的比较和建议


2010 年第 1 期 中国个体防护装备 43
CPPE 检验与测试技术 China Personal Protective Equipment
表 1 仪器检测仪器检测与 碘量法检测浓度对比
序号
混 合 气 流 浓 度 (%)
仪器检测 碘量法检测
1
0.3519
0.3093
2
0.3239
0.2784
3
0.3622
硫化氢是许多工业生产中的 副 产 物 。 目 前 , 有 70 多 种 职 业 有机会接触硫化氢。 这些职业包 括采矿、 石油开采与提炼、 皮革 制造、 橡胶合成、 煤气制取、 人 造纤维、 造纸、 染料、 印染、 制 糖、 食品加工等。 此外, 有机物 腐败场地也有硫化氢产生, 因此 清理垃圾、 阴沟、 粪池、 菜窖 时, 也会接触硫化氢。 硫化氢是 强烈的神经毒物, 侵入人体的主 要途径是吸入, 而且经人体的黏 膜吸收比皮肤吸收造成的中毒来 的更快。 高浓度接触眼结膜会发 生水肿和角膜溃疡。 而低浓度长
期接触, 会引起神经衰弱综合症 和植物神经功能紊乱等。
GB/T 2892-1995 《过 滤 式 防 毒面具滤毒罐性能试验方法》 中 规定了滤毒罐防护硫化氢的方 法, 其中硫化氢的原始浓度测量 采用了碘量法。 随着检测技术的 发展, 仪器检测以精确的检测数 据和便捷的使用已经逐渐取代化 学检测。
本试验主要针对碘量法和紫 外光度法进行比较。 1 试验原理 1.1 紫外光度法检测原理
收 瓶 中 装 有 25mL2% 的 乙 酸 锌
溶液。 分析半小时后取下吸收
瓶, 将吸收瓶中的溶液全部转
移 到 锥 形 瓶 中 , 加 入 20.0mL 碘
标准溶液
[c

硫化氢的测定

硫化氢的测定硫化氢(H2S)是一种无色、有毒的气体,常见于石油和天然气的开采、化工生产和污水处理等过程中。

由于其具有强烈的刺激性气味和对人体健康的危害,测定硫化氢的浓度对于保障生产安全和环境保护具有重要意义。

本文将介绍一些常用的硫化氢测定方法,以及它们的原理和适用范围。

一、化学吸收法化学吸收法是一种常见的测定硫化氢浓度的方法。

该方法是利用硫化氢与化学试剂反应生成可见色的沉淀,从而间接测定硫化氢的浓度。

最常用的化学试剂是铅醋酸(Pb(C2H3O2)2)。

硫化氢通过与铅醋酸反应生成黑色的硫化铅(PbS)沉淀。

方程式如下:Pb(C2H3O2)2 + H2S → PbS↓ + 2CH3COOH通过测定产生的硫化铅(PbS)的质量,就可以计算得到硫化氢的浓度。

化学吸收法的优点是操作简单、灵敏度较高,但需要注意的是要控制试剂用量和反应条件,避免产生过多的副产物。

二、传感器法传感器法是一种现代化的测定硫化氢浓度的方法。

传感器可以直接感知气体中的硫化氢浓度并将其转化为电信号,通过测量电信号的变化,即可得到硫化氢浓度的数值。

传感器法的优点是响应迅速、灵敏度高、结果准确。

同时,传感器可以进行实时监测,可以在生产过程中进行连续测量,以及远程监控。

根据工作原理的不同,传感器法可分为电化学传感器、光学传感器、光谱传感器等多种类型。

其中,电化学传感器是最常用的方法之一。

其工作原理是通过硫化氢与电极材料反应,产生电流或电势变化,从而间接测定硫化氢的浓度。

三、气相色谱法气相色谱法是一种高精密度、高灵敏度的硫化氢测定方法。

该方法是通过气相色谱仪分离和检测硫化氢,从而测定硫化氢的浓度。

在进行气相色谱分析之前,需要先将气体样品中的硫化氢转化为可以被气相色谱仪检测的化合物。

常用的前处理方法是利用硫化氢与银离子反应生成硫化银沉淀,然后用氢气还原生成硫化氢,再用气相色谱仪进行测定。

气相色谱法的优点是具有高灵敏度、高分辨率,且适用于复杂气体样品中硫化氢的测定。

湿硫化氢环境腐蚀与防护

湿硫化氢环境腐蚀与防护第一章总则1.1 为规范湿硫化氢环境腐蚀与防护工作,防止发生安全事故,依据国家有关法规、标准,制定本指导意见。

1.2石油化工装置在湿硫化氢环境(含有气相或溶解在液相水中,不论是否有氢气存在的酸性工艺环境)使用的静设备,为抵抗硫化物应力腐蚀开裂(SSC)、氢诱导开裂(HIC)和应力导向氢诱导开裂(SOHIC),在设计、材料、试验、制造、检验等方面的要求。

生产、技术、设计、工程、检修、科研等部门应积极参与和配合设备管理部门做好相关工作。

1.3对处于湿硫化氢腐蚀环境中的设备抗 SSC、HIC/SWC 和 SOHIC 损伤的最低要求,其中包括碳钢和低合金钢,以及碳钢及低合金钢加不锈钢的复合钢板制造的设备。

但不包括采用在金属表面(接触介质侧)增加涂层(如喷铝等)防止基体材料腐蚀开裂的设备。

1.4凡处于湿硫化氢环境中的设备在材料选择、设备制造与检验均应满足本标准的要求,否则可能导致设备 SSC、HIC/SWC 和 SOHIC 的破坏。

1.5不包括湿硫化氢引起的电化学失重腐蚀和其他类型的开裂。

1.7 湿硫化氢腐蚀环境的定义与分类:1.7.1 介质在液相中存在游离水,且具备下列条件之一时称为湿硫化氢腐蚀环境:(1)在液相水中总硫化物含量大于 50ppmw;或(2)液相水中 PH 小于 4 且总硫化物含量大于等于 1ppmw;或(3)液相水中 PH 大于 7.6 及氢氰酸(HCN)大于等于 20ppmw,且总硫化物含量大于等于 1ppmw;或(4)气相中含有硫化氢分压大于 0.0003MPa(0.05psia)。

1.7.2 根据湿硫化氢腐蚀环境引起碳钢和低合金钢材料开裂的严重程度以及对设备安全性影响的大小,把湿硫化氢腐蚀环境分为 2 类,在第I 类环境中主要关注 SSC,而在第Ⅱ类环境中,除关注 SSC 外,还要关注HIC 和 SOHIC 等损伤。

具体划分类别如下:第 I 类环境(1)操作介质温度≤ 120℃;(2)游离水中硫化氢含量大于 50ppmw;或(3)游离水的 PH < 4,且含有少量的硫化氢;或(4)气相中硫化氢分压大于 0.0003MPa(绝压);或(5)游离水中含有少量硫化氢,溶解的 HCN 小于 20ppmw,且 PH >7.6。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

硫化氢腐蚀实验方法及设备腐蚀摘要:介绍了湿硫化氢环境下标准实验方法的选择和应用,同时结合部分研究成果进一步加深对实验方法的理解和应用.关键词:硫化氢腐蚀、实验方法、研究成果。

随着高硫高酸原油加工量的增加,硫化氢对设备的腐蚀也愈加严重,已成为石化行业较为突出的问题,特别是湿H2S 应力腐蚀开裂,所引起的事故往往是突发的、灾难性的。

因此,开展H2S 腐蚀的相关研究对于确保石化设备的安全运转以及提高石化行业的生产效率具有重大的理论和实际意义。

1 实验方法的选择与应用1.1 恒负荷应力腐蚀实验1.1.1 方法的适用性在硫化物腐蚀环境和静态拉应力同时作用下产生的开裂称硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。

模拟由外力或*作应力引起的硫化物应力腐蚀开裂的实验,可作为压力容器等产品的标准检验方法,同时可研究H2S 对不同材料和不同工艺性能的影响。

一般情况推荐使用美国腐蚀工程师协会NACETM0177 标准中的A 法,即恒负荷拉伸实验法,实验采用饱和的H2S 水溶液(质量浓度约3250 mg/L),配制时应注意使用冰乙酸(冰醋酸),其积体分数为99.5% 。

当强调选用与实际工况条件相同的环境溶液时,可采用欧洲腐蚀协会EFC 标准,这时规定碳钢和低合金钢H2S 应力腐蚀开裂门坎值σth≥0.9σs为合格。

1.1.2 样品的制备一般情况下,要求试样管材取纵向,板材取横向。

在保证试样表面积上溶液量达到(30 ±10) ml/cm2的基础上,减少试样长度可保证加工精度,提高实验准确性。

96 版NACE TM0177 标准将试样的R 值由90 版6.4 mm 修改为15 mm,R 增大后减少了试样在该处引起应力集中造成的实验失败的几率。

1.1.3 应力值和时间的确定实验过程中,对于施加的应力可参考GB/T15970.1-1995 标准的二元搜索法来确定临界应力,实验后的应力腐蚀数据采用统计方法进行处理。

不论施加应力或试样暴露到腐蚀环境的顺序如何,都以试样暴露到腐蚀环境开始计时。

确定应力与断裂时间曲线时,需10~15 支应力腐蚀试样,实验周期约45 天,测定不同应力下的断裂时间,试样720 h 仍不发生断裂的应力定为应力腐蚀门坎值σth。

1.2 三点弯曲法1.2.1 特点实验采用NACE TM0177 标准中的B 法,即在恒应变下的三点弯曲应力下进行腐蚀实验,与恒负荷法相比,具有实验周期短、数据分散性小、设备简单等优点,适用于抗H2S 材料研制过程中的筛选对比实验。

实验中使用的名义应力Sc 值是材料发生H2S 应力腐蚀开裂的几率为50% 时的应力值,仅表示被测实验材料抗H2S 应力腐蚀开裂性能的优劣。

实验采用长67.3 mm 、宽4.57 mm 、厚1.52 mm、带有二个φ0.71应力集中孔的试样,试样在应力环上加载,一般需要12~16 个试样来确定材料的临界应力值Sc。

Sc值随材料硬度的增加而减少,开始实验时,取名义应力S 值在预计的范围内,确定试样开裂与未开裂的范围,然后逐步减小试样开裂与未开裂的范围并求出Sc值。

1.2.2 实验溶液实验溶液采用质量分数0.5% 的冰乙酸溶解在蒸馏水中的饱和H2S水溶液,溶液初始pH值为3。

与恒负荷应力腐蚀法的差别是容液中不加入NaCl 。

NACE TM0177 标准中的A 溶液和B 溶液对此法都是非标准溶液。

1.2.3 计算方法与评定在处理实验结果时,需剔除S 与Sc差值的绝对值大于210 MPa 的实验数据,根据公式计算Sc值:式中:S-名义应力,MPa;Sc-临界应力,MPa;T-开裂状态,开裂时值取-1,未裂时值取1;n-试样个数。

一般情况下,HRc 为22~24 的碳钢和低合金钢,Sc值的典型范围为700~980MPa;用于含有H2S 的油、气井使用的套管Sc>700 MPa;用于含有H2S 压力容器的焊接件接头Sc>840 MPa 。

随材料硬度的增加,Sc值一般减少。

1.3 氢致开裂实验1.3.1 裂纹的形成氢致开裂(HIC)与SSCC 的驱动力不同,HIC 不需要像SSCC 那样的外力,其生成裂纹的驱动力是靠进入钢中的氢产生的气压,当氢气压超过材料屈服强度时便产生变形开裂,裂纹间相互扩展连接形成阶梯型开裂(SWC)。

一般情况,H2S 腐蚀环境用的管线钢和压力容器钢等产品均需做HIC 性能检测。

1.3.2 实验样品和溶液样品长100mm,宽20mm,厚度为管壁厚度。

管线钢每个实验管管体180°和焊接接头上各取三个样品。

压力容器钢母材试样按照NACETM0284-96 标准截取,其焊接样参照管线钢焊接试样方法截取。

实验采用NACETM0284-96 或GB8650-88 标准。

两标准都可以采用饱和H2S 人工海水实验溶液,要求通入H2S 前实验溶液pH 值调至8.1-8.3,实验结束pH 值为4.8-5.4 时实验有效。

NACE 标准还可采用标准A 溶液,要求初始pH 值为2.7±0.1,实验结束pH 值< 4.0。

1.3.3 计算方法及评定HIC 性能采用分割法,通过金相显微镜测量每个断面裂纹的长度和厚度,然后用裂纹敏感率(CSR)、裂纹长度率(CLR)、裂纹厚度率(CTR)三个参数来表示,即:W 式中:a 表示裂纹长度;b 为裂纹厚度;W 为试样宽度;T 为试样厚度。

国内西气东输工程用X70 管线钢评定采用ISO383-3:1999(E) 标准,CSR≤2%、CLR≤15%、CTR≤5%;欧洲腐蚀协会EFC-16 标准规定,CSR≤1.5%、CLR≤15%、CTR≤3%;炼油厂家提出了更严格的标准:CSR≤0.5%、CLR≤5.0%、CTR≤1.5%。

1.4 慢应变速率腐蚀实验慢应变速率(SSRT) 技术广泛用于SSCC 实验,测量和评价不同材料在H2S 腐蚀环境的脆性断裂敏感性。

它的优点是在较短的时间内,可判断出材料开裂的敏感性。

实验将一半拉伸试样浸泡在NACE 标准A 溶液中48 h 后取出,另一半试样在空气中以0.5 mm/min 的速度进行慢拉伸,通过浸泡试样和空气中试样断面收缩率的变化,计算出材料的脆性系数F%,用以衡量材料在H2S 环境中发生SSCC 的敏感性,即:F= (?0-?)/?0×100% 一般把F%值大于35%的区域视为脆性敏感区,小于25% 的区域为安全区,介于两者之间的为潜在危险区。

2 设备腐蚀2.1 抽油杆的应力腐蚀NACE MR0175 选材标准严格限制含硫油、气田中使用的材料硬度HRC≤22,否则钢的氢脆敏感性随钢强度的增加而增大,直到发生硫化氢应力腐蚀开裂。

因此抗H2S 应力腐蚀采油用抽油杆的硬度一般HRC≤22。

对美国EL级超高强度抽油杆在饱和H2S水溶液中进行的渗氢96 h后全尺寸拉伸实验表明,材料的抗拉强度从1177 MPa 降到811 MPa,断面收缩率从24%降到零,淬硬层呈环形氢脆裂纹(如图1 所示)。

图1 EL级高强度杆氢脆断口在对EL 级高强度抽油杆全面解剖分析的基础上,研制开发了抗拉强度966 MPa 的20CrMo 钢D 级和抗拉强度1177 MPa 的22CrMoV 钢H 级热浸锌高强度抽油杆解决了这一问题,在最佳热浸锌参数下,材料在饱和H2S 水溶液中的腐蚀性能如表1 所示。

表1 热浸锌与未浸锌高强度抽油杆腐蚀性能对比D级高强度抽油杆(HRC=30) H级高强度抽油杆(HRC=38)热浸锌未浸锌热浸锌未浸锌0.8σs下SSCC,h 319 0 103 196 h渗氢的HE,% 0 29.6 12 95.3D 级高强度抽油杆σth从原来的20%σs提高到40%σs(图2)。

H 级高强度抽油杆抗H2S 应力腐蚀断裂时间延长了数十倍(图3)。

热浸锌D 级高强度抽油杆在腐蚀严重的吉林油田(H2S 35.95 mg/L,硫酸还原菌(SRB) 104-105 个/L)运行两年无一断裂,且表面仍保留60 μm 锌层,在华北油田原油中(含S 0. 12%)、天然气中(含CO2+H2S=40.2%)运转180 天起出,检验未发现表面有腐蚀迹象。

该研究结果为高强度钢抗SSCC 开辟了一条有效的途径[1]。

国内研制的硬度HRC≤22 的08Cr2MoAI 材料,也具有较好的抗H2S 应力腐蚀性能,在石油化工热交换器管材中使用取得了较好的效果[2]。

硬度HRC≥22 采用调质处理微合金弥散强化的“Pμ-1”钢,H2S 应力腐蚀门坎值σth达到了80%σs。

2.2 波纹管膨胀节的应力腐蚀波纹管膨胀节是炼油厂催化裂化装置烟气管道上的重要热补偿元件,我国许多厂家用1Cr18Ni9Ti 钢制造,服役约半年时间就产生穿孔和开裂,研究发现其失效主要原因是,Cl-、H2SxO6 (X=2-6 、连多硫酸)、H2S 等腐蚀引起的点蚀穿孔和应力腐蚀开裂(图4)。

图4 1Cr18Ni9Ti 钢膨胀节典型树枝状应力腐蚀开裂如果淬火后有未回火马氏体介稳态组织、点阵畸变、加工应力、焊接缺陷等,都会使H2S 应力腐蚀开裂敏感性增大。

波纹管膨胀节新材料B-315 钢,采用成分优化设计、真空感应炉与电渣重熔双联冶炼、稀士净钢液、固溶处理等工艺,钢的显微组织处于热力学稳定状态,从而改善了H2S 应力腐蚀开裂性能,该钢的室温和高温强度、抗点蚀、晶间腐蚀、H2SxO6应力腐蚀、H2S 应力腐蚀开裂性能均优于1Cr18Ni9Ti 钢(表2、图5)。

表2 B-315钢和1Cr18Ni9Ti钢性能比较钢种抗拉强度(σb/MPa)CI点腐蚀应力腐蚀室温500℃700℃50℃24h H2SxO6 H2S*B-315 707 559 440 0.22 70天未裂30天未裂1Cr18Ni9Ti 610 421 275 55.80 1h开裂腐蚀、开裂*负荷100%σs、预变形15% 试样的断裂时间1Cr18Ni9Ti 316 L B-315图5 不锈钢在FeCl3 水溶液中的点腐蚀B-315 钢膨胀节服役394 天后经表面轻微抛光,可见到浮凸的奥氏体组织,晶内有形变孪晶,晶界没有腐蚀变宽的迹象(图6);而服役数月后的1Cr18Ni9Ti 钢膨胀节出现了晶间腐蚀和晶界析出物(图7)[4] 。

B-315钢膨胀节的使用寿命由1Cr18Ni9Ti 钢膨胀节的半年提高到5 年以上。

2.3 管线钢的应力腐蚀和氢致开裂研究钢的不同强度级别和不同硫含量对Sc和HIC 性能的影响。

选用四种商用管线钢在成分、微合金元素、晶粒尺寸、夹杂物、带状组织等参数上差别不大,都不会对Sc、HIC 产生明显的影响。

图6 服役的B-315 钢膨胀节组织图7 服役的1Cr18Ni9Ti 钢膨胀节组织2.3.1 应力腐蚀首先研究三点弯曲应力腐蚀试样加载后,试样在H2S 水溶液中浸泡168小时后取出观察是否开裂,计算出Sc值(表3)。

相关文档
最新文档