硫化氢腐蚀与防护

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硫化氢腐蚀与防护相关知识

硫化氢腐蚀与防护相关知识

硫化氢腐蚀与防护相关知识1. 硫化氢腐蚀的预防措施1.1. 选用抗硫化氢材料抗硫化氢材料主要是指对硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤有一定抗力或对这种开裂不敏感的材料。

同时采用低硬度(强度)和“完全淬火+回火”处理工艺对材料抗硫化氢腐蚀是有利的。

美国国家腐蚀工程师学会(NACE)标准MR-01-75(1980年修订)中规定:含硫化氢环境中使用的钻杆、钻杆接头、钻铤和其它管材的最大硬度不许高于HRC22;钻杆接头与钻杆的焊接及热影响区应进行“淬火+595℃以上温度的回火”处理;对于最小屈服强度大于655MPa的钢材应进行“淬火+回火”处理,以获得抗硫化物应力腐蚀开裂的最佳能力。

1.2. 抗H2S腐蚀钢材的基本要求⑴成分设计合理:材料的抗H2S应力断裂性能主要与材料的晶界强度有关,因此常常加入Cr、Mo、Nb、Ti、Cu等合金元素细化原始奥氏体晶粒度。

超细晶粒原始奥氏体经淬火后,形成超细晶粒铁素体和分布良好的超细碳化物组织,是开发抗硫化物应力腐蚀的高强度钢最有效的途径。

⑵采用有害元素(包括氢,氧,氮等)含量很低纯净钢;⑶良好的淬透性和均匀细小的回火组织,硬度波动尽可能小;⑷回火稳定性好,回火温度高(>600℃);⑸良好的韧性;⑹消除残余拉应力。

1.3. 添加缓蚀剂实践证明合理添加缓蚀剂是防止含H2S酸性油气对碳钢和低合金钢设施腐蚀的一种有效方法。

缓蚀剂对应用条件的选择性要求很高,针对性很强。

不同介质或材料往往要求的缓蚀剂也不同,甚至同一种介质,当操作条件(如温度、压力、浓度、流速等)改变时,所采用的缓蚀剂可能也需要改变。

用于含H2S酸性环境中的缓蚀剂,通常为含氧的有机缓蚀剂(成膜型缓蚀剂),有胺类、米唑啉、酰胺类和季胺盐,也包括含硫、磷的化合物。

如四川石油管理局天然气研究所研制的CT2-l和CT2-4油气井缓蚀剂及CT2—2输送管道缓蚀剂,在四川及其他含硫化氢油气田上应用均取得良好的效果。

1.4. 控制溶液pH值提高溶液pH值降低溶液中H+含量可提高钢材对硫化氢的耐蚀能力,维持pH值在9~11之间,这样不仅可有效预防硫化氢腐蚀,又可同时提高钢材疲劳寿命。

石化公司硫化氢安全防护管理范文(二篇)

石化公司硫化氢安全防护管理范文(二篇)

石化公司硫化氢安全防护管理范文一、引言硫化氢是一种无色剧毒气体,广泛应用于石化工业中。

然而,硫化氢的泄漏和事故往往会导致严重的人员伤亡和环境污染。

因此,石化公司硫化氢安全防护管理显得尤为重要。

本文将探讨石化公司硫化氢安全防护管理的相关内容,以提供一个全面和有效的管理方案。

二、危险性分析1. 硫化氢的毒性硫化氢是一种高度有毒的气体,具有强烈的刺激性和腐蚀性。

人体吸入一定浓度的硫化氢后,会引起头晕、恶心、呕吐等症状,严重时可导致中毒和窒息死亡。

2. 硫化氢的燃爆性硫化氢具有一定的燃烧性,在空气中形成爆炸性混合物。

一旦遇到明火或高温,硫化氢会燃烧并爆炸,造成严重的火灾和爆炸事故。

3. 硫化氢的泄漏风险硫化氢储存和运输过程中存在泄漏的风险。

一旦发生泄漏,会迅速扩散并导致大量硫化氢积聚,增加爆炸和中毒的风险。

三、硫化氢安全防护管理措施1. 设计安全防护措施在石化公司的硫化氢生产、储存和运输过程中,应针对硫化氢的危险性进行全面的设计和安全防护措施安排。

例如,安装可靠的泄漏检测系统、防爆设备和防护设施,确保硫化氢的泄漏和事故被及时发现并采取应急措施。

2. 建立安全管理体系石化公司应建立完善的硫化氢安全管理体系,确保安全防护措施的贯彻执行。

包括制定安全操作规程、培训员工安全意识、建立应急预案等。

同时,定期进行安全检查和演练,及时发现问题并进行整改。

3. 提供个人防护装备石化公司应为从事硫化氢相关工作的员工提供必要的个人防护装备,如防护眼镜、呼吸器等。

并进行系统的培训,确保员工正确使用个人防护装备。

4. 加强员工培训和教育石化公司应定期进行硫化氢安全知识的培训和教育,提高员工的安全意识和应对能力。

培训内容包括硫化氢的性质、危害、防护措施等,以及应急处理方法。

5. 加强泄漏监测和报警系统石化公司应建立可靠的硫化氢泄漏监测和报警系统,能够及时监测硫化氢浓度并发出警报。

同时,定期检查和维护这些设备,确保其正常工作。

6. 建立应急预案石化公司应制定完善的硫化氢泄漏和事故的应急预案,包括紧急疏散、应急救援等措施。

硫化氢危害的安全防范与应急措施

硫化氢危害的安全防范与应急措施

硫化氢危害的安全防范与应急措施硫化氢(H2S)是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,常见于石油、天然气、煤矿等行业中。

由于其对人体和环境的危害性,对硫化氢的安全防范和应急措施至关重要。

以下是对硫化氢危害的安全防范和应急措施的详细介绍。

一、硫化氢的危害1.气味浓度低,但毒性高:硫化氢具有令人难以忍受的强烈恶臭味道,但当浓度高于一定程度时,味道可能无法察觉。

而其毒性非常强,能够使人产生头晕、恶心、呕吐、昏迷甚至死亡。

2.着火和爆炸的危险:硫化氢与空气混合后,当其浓度达到爆炸下限(4.3%)和爆炸上限(46%)之间时,会产生爆炸。

这对于石油、天然气和煤矿等行业的工作环境来说尤为危险。

3.与火源一起使用危险:硫化氢在空气中可以形成易燃易爆的混合物。

在与引火源接触时,可能引发火灾或爆炸。

4.对材料的腐蚀:硫化氢能够对金属、橡胶和塑料等材料产生腐蚀作用,导致设备损坏。

二、硫化氢的安全防范1.工艺改进:通过改良工艺,减少或阻止硫化氢的产生和释放。

2.良好的通风系统:在工作场所中,确保有良好的通风系统,以排除室内的硫化氢气体。

通风系统需要在硫化氢泄漏时及时启动,确保室内的空气质量。

3.监测设备:安装气体检测仪器,如硫化氢气体检测仪,以及可燃气体检测仪等。

定期检查,确保设备的正常运行,预防潜在的硫化氢泄漏。

4.个人防护装备:在可能暴露于硫化氢的情况下,工人应佩戴个人防护装备,包括防护服、呼吸器以及防护眼镜等。

5.教育和培训:对从事可能暴露于硫化氢的工作人员进行培训,使其了解硫化氢的危害性以及预防措施,增强他们的安全意识。

三、硫化氢的应急措施1.确认泄漏源:如有硫化氢泄漏,第一步是确认泄漏源,然后立即采取措施阻止进一步泄漏。

2.告知他人:通知附近的人员和相关部门,并通知他们采取紧急撤离和隔离的措施。

3.撤离:当硫化氢泄漏超过安全浓度时,立即撤离有风险的区域,并帮助其他人员撤离。

4.避免火源:硫化氢是易燃气体,若泄漏时有明火存在,应立即熄灭明火,避免引发火灾。

硫化氢劳动防护用品

硫化氢劳动防护用品

硫化氢劳动防护用品硫化氢是一种无色、有毒、具有强烈的恶臭气味的气体,可导致眼、皮肤、呼吸系统等方面的严重伤害甚至死亡。

因此,在接触硫化氢作业中,必须采取一系列的劳动防护措施来保护人身安全。

以下是与硫化氢相关的劳动防护用品。

1. 防护服:由于硫化氢能够通过皮肤吸收进入体内,因此接触硫化氢应穿戴防护服。

防护服应具备良好的阻隔性,能够有效隔离硫化氢的侵害,常用的材质有镀铝聚脂膜复合气流服和特殊复合聚合材料制成的防护服。

2. 防护手套:硫化氢对皮肤的腐蚀性很强,劳动者必须佩戴防护手套。

常用的材质有乳胶手套、丁腈手套等。

防护手套的选择应根据劳动环境和工作要求的不同,确保手部可以完全避免直接接触硫化氢。

3. 防护眼镜/面罩:在处理硫化氢时,眼睛是易受伤害的部位之一。

因此,劳动者应佩戴防护眼镜或面罩来保护眼睛免受硫化氢的侵害。

防护眼镜可以有效阻挡硫化氢对眼睛的腐蚀,并且透明度高,视野清晰。

4. 呼吸防护器:硫化氢是一种可吸入的有毒气体,容易通过呼吸道进入体内。

因此,在作业现场,必须佩戴合适的呼吸防护器,如面具、过滤式防毒面具等。

这些防护器能够过滤掉硫化氢颗粒,保护呼吸系统免受其伤害。

5. 防护鞋/靴:硫化氢对皮肤和呼吸系统的损害不仅可以通过接触皮肤和吸入进入,还可以通过皮肤吸收进入人体。

因此,劳动者在接触硫化氢时应佩戴防护鞋或防护靴,以防止硫化氢通过脚部侵入体内。

总之,与硫化氢相关的劳动防护用品包括防护服、防护手套、防护眼镜/面罩、呼吸防护器以及防护鞋/靴等。

劳动者使用这些防护用品可以有效降低硫化氢可能造成的伤害,保障劳动者的安全和健康。

在使用前,应了解每种防护用品的使用说明,确保正确佩戴和使用,以最大程度地保护自己的安全。

同时,还应定期检查和更新这些防护用品,确保其有效性和合格性。

硫化氢应力腐蚀原理与防护措施

硫化氢应力腐蚀原理与防护措施

硫化氢应⼒腐蚀原理与防护措施炼油与化⼯REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第20卷碳钢及低合⾦钢在湿度较⼤的硫化氢环境中易发⽣硫化物应⼒腐蚀(SSC),对⽯油、⽯化⼯业装备的安全运⾏构成很⼤的威胁。

对低浓度硫化氢环境,可通过净化材质、⼤幅降低S、P含量、改善材料组织结构等措施,对应⼒腐蚀起到有效抑制作⽤。

⼤庆⽯化公司ATK-101B天然⽓液体球罐(1500m3)在进⾏全⾯检验时,采⽤内表⾯磁粉检测发现27处焊缝纵向裂纹,最长的为1.6m,深度为6mm,见图1。

⽂中以ATK-101B天然⽓液体球罐为对象,对其基础材料分别进⾏硫化氢应⼒腐蚀性能试验和机理分析,并提出防护措施。

1硫化氢腐蚀机理1.1硫化氢的特性H2S在⽔中的溶解度很⼤,⽔溶液具有弱酸性,如在0.1MPa、30℃⽔溶液中H2S饱和浓度为300mg/L,溶液的pH值为4。

H2S不仅对钢材具有强烈的腐蚀性,⽽且对⼈体的健康和⽣命安全也有很⼤的危害性[1]。

H2S应⼒腐蚀的基本类型可分为应⼒腐蚀开裂、氢诱导裂纹、氢⿎泡等。

在ATK-101B天然⽓液体球罐的检测中发现,根据裂纹的宏观和微观形貌特征,可以判定裂纹为应⼒腐蚀开裂,见图2~5。

图2裂纹穿晶扩展图3裂纹台阶穿接特征图4裂纹两侧马⽒体组织图5裂纹内腐蚀产物1.2硫化氢腐蚀规律⽯油加⼯过程中的H2S主要来源于含硫原油中的有机硫化物,如硫醇和硫醚等。

这些有机硫化物在原油加⼯过程中受热会分解出H2S。

⼲燥的H2S对⾦属材料⽆腐蚀破坏作⽤,H2S只有溶解在⽔中,才具有腐蚀性。

在ATK-101B 天然⽓液体球罐的检测中发现,应⼒腐蚀不同于⼀般性腐蚀引起的机械破损,也不是整个储罐的⼤⾯积减薄,⽽是发⽣在局部的罐体区域,具有较⼤的突然性[2]。

1.3腐蚀条件(1)腐蚀环境。

①介质中含有液相⽔和H2S,且H2S浓度越⾼,应⼒腐蚀引起的破裂越可能发⽣。

②⼀般只发⽣在酸性溶液中,pH⼩于6容易发⽣应⼒腐蚀破裂;pH⼤于6时,硫化铁和硫化亚铁所形成的膜有较好的保护性能,不易发⽣应⼒腐蚀破裂。

硫化氢环境人身安全防护

硫化氢环境人身安全防护
定期安全评估
定期对生产区域进行安全评估,识别潜在的安全 隐患,提出改进措施。
风险预警机制
建立风险预警机制,对硫化氢浓度超标、设备故 障等异常情况进行预警,及时采取措施。
应急预案制定
针对可能出现的硫化氢泄漏、中毒等事故,制定 应急预案,明确应对措施和责任人。
数据统计分析与改进方案
数据统计分析
01
对监测数据进行统计分析,评估硫化氢浓度的变化趋势和分布
06
硫化氢环境安全防护技术应用 与发展趋势
新技术、新材料在安全防护中的应用
新型防护材料
采用具有优异耐硫化氢腐蚀性能的特种材料,如高分子复合材料、 陶瓷材料等,制造防护装备,提高防护能力。
先进检测技术
应用高灵敏度、高选择性的硫化氢检测技术,实现实时监测和预警 ,保障人员安全。
新型呼吸防护装备
研发高效能、低阻力的呼吸防护装备,降低呼吸阻力,提高佩戴舒适 度,同时保证防护效果。
眼睛刺激
硫化氢可对眼睛造成刺激,引 起眼痛、流泪、结膜充血等症 状。
皮肤损害
接触高浓度硫化氢可引起皮肤 刺痛、红斑、水疱等损害。
02
硫化氢环境安全防护标准与法 规
国家相关法规及政策要求
安全生产法
规定企业必须具备安全生产条件,保 障员工人身安全和健康。
职业病防治法
危险化学品安全管理条例
对危险化学品的生产、储存、使用、 运输和废弃处置等方面提出了具体要 求。
天然来源
火山喷发、地热活动等自 然现象可能释放硫化氢气 体。
污水与垃圾处理
污水处理厂、垃圾填埋场 等设施在处理过程中可能 产生硫化氢。
硫化氢对人体的危害
刺激呼吸道
硫化氢具有强烈的刺激性气味 ,吸入后可引起呼吸道刺激, 出现咳嗽、呼吸困难等症状。

硫化氢的危害及预防

硫化氢的危害及预防

硫化氢的危害及预防硫化氢是一种无色、有毒、易燃的气体,往往存在于化工厂、污水处理厂、沼气池等场所。

接触过量的硫化氢会对人体造成严重危害,因此必须采取有效措施进行预防。

一、硫化氢的危害1.1 对人体的危害硫化氢是一种强烈的刺激性气体,吸入过量会导致头晕、头痛、恶心、呕吐等症状,严重时甚至会导致窒息和死亡。

1.2 对环境的危害硫化氢释放到大气中会对环境造成污染,影响空气质量,对植物生长和水体生态系统也会造成破坏。

1.3 对设备的危害硫化氢具有腐蚀性,长期暴露在硫化氢环境中的设备会受到腐蚀,缩短使用寿命。

二、硫化氢的预防2.1 加强通风在可能产生硫化氢的场所,应加强通风设施,及时排除有害气体,减少人员接触。

2.2 佩戴防护装备工作人员在接触硫化氢环境时,应佩戴适当的防护装备,如防毒面具、防护服等,减少接触风险。

2.3 定期检测对可能产生硫化氢的场所和设备进行定期检测,及时发现问题并采取措施,确保环境安全。

三、应急处理3.1 紧急撤离一旦发现硫化氢泄漏或者浓度过高,应即将撤离现场,避免继续暴露在有害气体中。

3.2 喷淋清洗在硫化氢泄漏事故中,可采用喷淋清洗的方式将硫化氢稀释,减少危害。

3.3 寻求专业救援如果事态严重无法控制,应即将寻求专业的救援队伍进行处理,确保安全。

四、员工培训4.1 安全意识培训对从事可能接触硫化氢的工作人员进行安全意识培训,提高他们对危(wei)险气体的认识和应对能力。

4.2 应急演练定期组织硫化氢泄漏事故的应急演练,让员工熟悉应对流程和操作规范,提高应急处理能力。

4.3 知识普及向员工普及硫化氢的危害性和预防知识,增强他们的安全意识和自我保护意识。

五、法律法规遵守5.1 遵守相关规定企业应严格遵守相关安全生产法律法规,建立健全硫化氢防控制度,确保安全生产。

5.2 定期检查定期对硫化氢相关设备和场所进行检查,发现问题及时整改,消除安全隐患。

5.3 加强监督建立健全安全监督机制,加强对硫化氢防控工作的监督检查,确保安全生产。

湿硫化氢环境腐蚀与防护

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。

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1. 选用抗硫化氢材料抗硫化氢材料主要是指对硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤有一定抗力或对这种开裂不敏感的材料。

同时采用低硬度(强度)和完全淬火+回火处理工艺对材料抗硫化氢腐蚀是有利的。

美国国家腐蚀工程师学会(NACE)标准MR-01-75(1980年修订)中规定:含硫化氢环境中使用的钻杆、钻杆接头、钻铤和其它管材的最大硬度不许高于HRC22;钻杆接头与钻杆的焊接及热影响区应进行淬火+595℃以上温度的回火处理;对于最小屈服强度大于655MPa的钢材应进行淬火+回火处理,以获得抗硫化物应力腐蚀开裂的最佳能力抗H2S腐蚀钢材的基本要求:⑴成分设计合理:材料的抗H2S应力断裂性能主要与材料的晶界强度有关,因此常常加入Cr、Mo、Nb、Ti、Cu等合金元素细化原始奥氏体晶粒度。

超细晶粒原始奥氏体经淬火后,形成超细晶粒铁素体和分布良好的超细碳化物组织,是开发抗硫化物应力腐蚀的高强度钢最有效的途径。

⑵采用有害元素(包括氢, 氧, 氮等)含量很低纯净钢;⑶良好的淬透性和均匀细小的回火组织,硬度波动尽可能小;⑷回火稳定性好,回火温度高(>600℃);⑸良好的韧性;⑹消除残余拉应力。

2.添加缓蚀剂实践证明合理添加缓蚀剂是防止含H2S酸性油气对碳钢和低合金钢设施腐蚀的一种有效方法。

缓蚀剂对应用条件的选择性要求很高,针对性很强。

不同介质或材料往往要求的缓蚀剂也不同,甚至同一种介质,当操作条件(如温度、压力、浓度、流速等)改变时,所采用的缓蚀剂可能也需要改变。

用于含H2S酸性环境中的缓蚀剂,通常为含氧的有机缓蚀剂(成膜型缓蚀剂),有胺类、米唑啉、酰胺类和季胺盐,也包括含硫、磷的化合物。

如四川石油管理局天然气研究所研制的CT2-l和CT2-4油气井缓蚀剂及CT2—2输送管道缓蚀剂,在四川及其他含硫化氢油气田上应用均取得良好的效果。

3.控制溶液pH值提高溶液pH值降低溶液中H+含量可提高钢材对硫化氢的耐蚀能力,维持pH值在9~11之间,这样不仅可有效预防硫化氢腐蚀,又可同时提高钢材疲劳寿命。

4. 金属保护层在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上Au,Ag,Ni,Cr,Zn,Sn等金属,保护内层不被腐蚀。

5. 保护器保护将被保护的金属如铁作阴极,较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。

阳极腐蚀后定期更换。

6. 阴极保护外加电源组成一个电解池,将被保护金属作阴极,废金属作阳极。

硫化氢腐蚀的影响因素1.材料因素在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐蚀类型中,以硫化氢腐蚀时材料因素的影响作用最为显著,材料因素中影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要有材料的显微组织、强度、硬度以及合金元素等等。

⑴显微组织对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高:铁素体中球状碳化物组织→完全淬火和回火组织→正火和回火组织→正火后组织→淬火后未回火的马氏体组织。

注:马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂非常敏感,但在其含量较少时,敏感性相对较小,随着含量的增多,敏感性增大。

(2) 强度和硬度随屈服强度的升高,临界应力和屈服强度的比值下降,即应力腐蚀敏感性增加。

材料硬度的提高,对硫化物应力腐蚀的敏感性提高。

材料的断裂大多出现在硬度大于HRC22(相当于HB200)的情况下,因此,通常HRC22可作为判断钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。

油气开采及加工工业对不昂贵的、可焊性好的钢材的需要,基本上决定了研究的工作方向就是优先研制抗硫化物腐蚀开裂的低合金高强度钢。

⑶合金元素及热处理有害元素:Ni、Mn、S、P; 有利元素:Cr、Ti碳(C):增加钢中碳的含量,会提高钢在硫化物中的应力腐蚀破裂的敏感性。

镍(Ni):提高低合金钢的镍含量,会降低它在含硫化氢溶液中对应力腐蚀开裂的抵抗力。

原因是镍含量的增加,可能形成马氏体相。

所以镍在钢中的含量,即使其硬度HRC<22时, 也不应该超过1%。

含镍钢之所以有较大的应力腐蚀开裂倾向,是因为镍对阴极过程的进行有较大的影响。

在含镍钢中可以观察到最低的阴极过电位,其结果是钢对氢的吸留作用加强,导致金属应力腐蚀开裂的倾向性提高。

铬(Cr):一般认为在含硫化氢溶液中使用的钢,含铬0.5%~13%是完全可行的,因为它们在热处理后可得到稳定的组织。

不论铬含量如何,被试验钢的稳定性未发现有差异。

也有的文献作者认为,含铬量高时是有利的,认为铬的存在使钢容易钝化。

但应当指出的是,这种效果只有在铬的含量大于11%时才能出现。

钼(Mo):钼含量≤3%时,对钢在硫化氢介质中的承载能力的影响不大。

钛(Ti):钛对低合金钢应力腐蚀开裂敏感性的影响也类似于钼。

试验证明,在硫化氢介质中,含碳量低的钢(0.04%)加入钛(0.09%Ti),对其稳定性有一定的改善作用。

锰(Mn):锰元素是一种易偏析的元素,研究锰在硫化物腐蚀开裂过程的作用十分重要。

当偏析区Mn、C 含量一旦达到一定比例时,在钢材生产和设备焊接过程中,产生出马氏体/贝氏体高强度、低韧性的显微组织,表现出很高的硬度,对设备抗SSCC是不利的。

对于碳钢一般限制锰含量小于1.6%。

少量的Mn能将硫变为硫化物并以硫化物形式排出,同时钢在脱氧时,使用少量的锰后,也会形成良好的脱氧组织而起积极作用。

在石油工业中是制造油管和套管大都采用含锰量较高的钢,如我国的36Mn2Si钢。

(提高硬度) 硫(S):硫对钢的应力腐蚀开裂稳定性是有害的。

随着硫含量的增加,钢的稳定性急剧恶化,主要原因是硫化物夹杂是氢的积聚点,使金属形成有缺陷的组织。

同时硫也是吸附氢的促进剂。

因此,非金属夹杂物尤其是硫化物含量的降低、分散化以及球化均可以提高钢(特别是高强度钢)在引起金属增氢介质中的稳定性。

磷(P):除了形成可引起钢红脆(热脆)和塑性降低的易熔共晶夹杂物外,还对氢原子重新组合过程(Had + Had → H2↑)起抑制作用,使金属增氢效果增加,从而也就会降低钢在酸性的、含硫化氢介质中的稳定性。

⑷冷加工经冷轧制、冷锻、冷弯或其他制造工艺以及机械咬伤等产生的冷变形,不仅使冷变形区的硬度增大,而且还产生一个很大的残余应力,有时可高达钢材的屈服强度,从而导致对SSCC敏感。

一般说来钢材随着冷加工量的增加,硬度增大,SSCC的敏感性增强。

2. 环境因素的影响⑴硫化氢浓度从对钢材阳极过程产物的形成来看,硫化氢浓度越高,钢材的失重速度也越快。

对应力腐蚀开裂的影响高强度钢即使在溶液中硫化氢浓度很低(体积分数为1×10-3mL/L)的情况下仍能引起破坏,硫化氢体积分数为5×10-2~6×10-1 mL/L时,能在很短的时间内引起高强度钢的硫化物应力腐蚀破坏,但这时硫化氢的浓度对高强度钢的破坏时间已经没有明显的影响了。

硫化物应力腐蚀的下限浓度值与使用材料的强度(硬度)有关。

碳钢在硫化氢体积分数小于5×10-2mL/L时破坏时间都较长。

NACE MR0175-88标准认为发生硫化氢应力腐蚀的极限分压为0.34×10-3MPa(水溶液中H2S浓度约20mg/L),低于此分压不发生硫化氢应力腐蚀开裂。

⑵pH值对硫化物应力腐蚀的影响:随pH的增加,钢材发生硫化物应力腐蚀的敏感性下降pH≤6时,硫化物应力腐蚀很严重;6<pH≤9时,硫化物应力腐蚀敏感性开始显著下降,但达到断裂所需的时间仍然很短;pH>9时,就很少发生硫化物应力腐蚀破坏。

⑶温度在一定温度范围内,温度升高,硫化物应力腐蚀破裂倾向减小。

(温度升高硫化溶解度减小)在22℃左右,硫化物应力腐蚀敏感性最大。

温度大于22℃后,温度升高硫化物应力腐蚀敏感性明显降低。

对钻柱来说,由于井底钻井液的温度较高,因而发生电化学失重腐蚀严重。

而上部温度较低,加上钻柱上部承受的拉应力最大,故而钻柱上部容易发生硫化物应力腐蚀开裂。

(4)流速流体在某特定的流速下,碳钢和低合金钢在含H2S流体中的腐蚀速率,通常是随着时间的增长而逐渐下降,平衡后的腐蚀速率均很低。

如果流体流速较高或处于湍流状态时,由于钢铁表面上的硫化铁腐蚀产物膜受到流体的冲刷而被破坏或粘附不牢固,钢铁将一直以初始的高速腐蚀,从而使设备、管线、构件很快受到腐蚀破坏。

因此,要控制流速的上限,以把冲刷腐蚀降到最小。

通常规定阀门的气体流速低于15m/s。

相反,如果气体流速太低,可造成管线、设备低部集液,而发生因水线腐蚀、垢下腐蚀等导致的局部腐蚀破坏。

因此,通常规定气体的流速应大于3m/s。

(5)氯离子在酸性油气田水中,带负电荷的氯离子,基于电价平衡,它总是争先吸附到钢铁的表面,因此,氯离子的存在往往会阻碍保护性的硫化铁膜在钢铁表面的形成。

但氯离子可以通过钢铁表面硫化铁膜的细孔和缺陷渗入其膜内,使膜发生显微开裂,于是形成孔蚀核。

由于氯离子的不断移入,在闭塞电池的作用下,加速了孔蚀破坏。

在酸性天然气气井中与矿化水接触的油套管腐蚀严重,穿孔速率快,与氯离子的作用有着十分密切的关系。

(1. 湿硫化氢环境的定义(1)国际上湿硫化氢环境的定义美国腐蚀工程师协会(NACE)的MR0175-97“油田设备抗硫化物应力开裂金属材料”标准:⑴酸性气体系统:气体总压≥0.4MPa,并且H2S分压≥ 0.0003MPa;⑵酸性多相系统:当处理的原油中有两相或三相介质(油、水、气)时,条件可放宽为:气相总压≥1.8MPa 且H2S分压≥0.0003MPa;当气相压力≤1.8MPa且H2S分压≥0.07MPa;或气相H2S含量超过15%。

(2)国内湿硫化氢环境的定义“在同时存在水和硫化氢的环境中,当硫化氢分压大于或等于0.00035 MPa时,或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中,当液相的硫化氢含量大于或等于10×10-6时,则称为湿硫化氢环境”。

(3) 硫化氢的电离在湿硫化氢环境中,硫化氢会发生电离,使水具有酸性,硫化氢在水中的离解反应式为:H2S =H+ +HS-(1)HS-=H+ +S2-(2)2.硫化氢电化学腐蚀过程阳极:Fe - 2e → Fe2+阴极:2H+ + 2e → Had + Had → 2H→ H2↑↓[H]→ 钢中扩散其中:Had - 钢表面吸附的氢原子[H] - 钢中的扩散氢阳极反应产物:Fe2++S2-→ FeS ↓注:钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就是硫化亚铁,该产物通常是一种有缺陷的结构,它与钢铁表面的粘结力差,易脱落,易氧化,且电位较正,因而作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池,对钢基体继续进行腐蚀硫又称为硫磺、硫块、粉末硫磺、硫粉、硫磺块、硫磺粉,元素符号为S,分子量为32.07。

在常温常压下,纯硫磺为亮黄色或淡黄色固体。

形状有块状、粉状、粒状或片状。

块状硫磺为淡黄色块状结晶体,粉末为淡黄色,有特殊臭味,能溶于二硫化碳,不溶于水。

密度、熔点及其在二硫化碳中的溶解度均因晶体不同而异。

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