油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨

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硫化物应力腐蚀开裂

H.7.4 确定对 SCC的敏感性
用在表 H-9 中确定的环境苛刻度以及在表 H-8 中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后
热处理的基础数据，从表 H-10 中确定对 SCC的敏感性。按图 H-5 中流程来确定硫化物应力
腐蚀的敏感性。
图 H-5 确定硫化物应力腐蚀的敏感性
表 H-8 分析硫化物应力腐蚀所需的基础数据
＜ 50ppm 低
5.5-7.5
低
7.6-8.3
低
8.4-8.9
低
＞ 9.0
低
低
低
中
低
中
中
中
低
中
中a
高a
低
中
高a
高a
低
如果有氰化物存在且当 pH 值＞ 8.3 和 H2S 浓度高于 1000ppm时将对 SCC的敏感性增加一
个等级。
环境劣度
高中低
表 H-13
高硫钢 a
S＞ 0.01%
焊接焊后热处理
H． 7 硫化物应力腐蚀开裂（ SSC）
H.7.1 概述
对 SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与
pH 值和水中的 H2S 含量这两
个环境因素有关。典型地，人们发现钢中的氢溶解量在
pH 值接近中性的溶液中最低，而在
pH 值较低和较高的溶液中较高。在较低 pH 值中的腐蚀原因是因为 H2S，反之在高 pH值中腐
由于 HIC 厚钢板的质量是对 SOHIC敏感性的关键参数。另外，通过 PWHT可以减轻 SOHIC的
产生和强度，但不能消除它。应力作用的水平也影响着 SOHIC的发生和强度。 HIC/SOHIC 板
材制品中出现得较为突出，但曾经有少数报道在管材中也有类似现象，通常在那些输送氢的

硫化物应力腐蚀开裂(SSC)

H．7硫化物应力腐蚀开裂（SSC）H.7.1概述对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关。

典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高。

在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子。

若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。

目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。

H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。

对SCC的敏感性主要与材料两种物理参数有关硬度和应力水平。

随着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加。

通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC，因为它们具有较低的硬度（强度）。

然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力。

高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性。

焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果。

对每英寸厚度在大约1150℉（621℃）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。

对低合金钢有时需要更高的温度。

控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACE RP 0472中有详细描叙。

H.7.2基础数据表H-8中列出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据。

如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测。

H.7.3确定环境苛刻度如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性。

如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。

H.7.4确定对SCC的敏感性用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性。

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在工业生产中，金属材料常常处于潮湿、含硫化氢的环境中，容易发生应力开裂和应力腐蚀开裂等问题，从而导致设备损坏甚至事故发生。

对金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能进行试验具有重要意义。

一、实验前的准备工作1. 选择试验样品：根据实际使用条件选择符合要求的金属样品，一般包括不锈钢、碳钢等。

2. 制备试验溶液：根据实际工作环境中的H2S浓度和温度制备相应的试验溶液，通常使用硫化氢溶液。

3. 设备准备：准备好所需的实验设备，包括腐蚀试验仪、拉伸试验机、电化学工作站等。

二、试验方法1. 抗硫化应力开裂试验：（1）制备试样：制备符合标准要求的试样，通常采用缺口试样。

（2）浸泡试样：将试样浸泡在硫化氢溶液中，在设定的环境参数下进行实验。

（3）观察试样：观察试样在实验过程中的裂纹情况，记录裂纹扩展情况和断裂形态。

（2）加载试样：在设备上加载试样施加一定的拉伸载荷，使试样发生应力开裂。

三、实验结果分析通过以上试验方法可以获得金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能数据，可以用于评估金属材料在潮湿硫化氢环境下的使用寿命和性能稳定性。

同时可以针对不同金属材料提出相应的改进措施和防护措施，减少事故发生的风险。

金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂试验方法对于工业生产中金属材料的安全可靠运行具有重要意义，通过科学准确的试验方法，可以有效提高金属材料的抗腐蚀性能，延长设备的使用寿命，确保工业生产的安全稳定进行。

第二篇示例：金属材料在高硫化氢（H2S）环境中容易发生应力开裂、应力腐蚀开裂等问题，这不仅会降低金属的使用寿命，也可能带来严重的安全隐患。

研究金属在H2S环境中的耐受性是非常重要的。

为了评估金属对硫化氢的抗性，常常需要进行应力腐蚀开裂试验和应力开裂试验。

油井管硫化物应力开裂双悬臂梁法试验研究

单位代码：西南石油大学硕士学位论文论文题目：油井管硫化物应力开裂双悬臂梁法试验研究研究生姓名：李天雷导师姓名：施太和（教授）姜放（高级工程师）学科专业：油气井工程研究方向：钻井新技术与理论2007年 4 月20日摘要硫化物应力开裂（SSC）问题，是当今油气田生产中不可忽略的材料失效问题。

目前关于SSC的研究已有很多报道，关于材料的SSC评价方法，美国腐蚀工程协会（NACE）已有规范标准。

NACE TM0177-2005标准中，应用最多的评价方法是A法和B法。

在ISO11960，ISO15156等标准中列出了按双悬臂梁（DCB）法即D法的H2S环境用钢最小允许临界应力强度因子，即环境断裂韧性值。

但是国内尚未开展DCB法的研究和应用，因此在做材料评价和工程设计时，对标准的引用可能会出现某些不足。

本文的研究试图弥补国内这一空白，力图建立DCB的实验方法和操作程序，研究完善DCB 检测过程中有可能出现的问题。

本文在第四章中详细的描述了DCB试验的原理、方法及数据处理。

论文介绍了H2S环境断裂腐蚀评价的NACE TM0177-2005标准，常用的方法A、B 只能从开裂的时间上判定材料抗SSC性能的优劣，用作材料的筛选评价。

而方法D从断裂力学角度出发给出材料抗SSC性能的具体指标K ISSC，并且方法D得出的结果还可以进行断裂力学上的计算。

进而可以与现代设计方法适用性评价（Fit For Purpose）结合，据此本文简要介绍了以断裂力学为基础的适用性评价，这对当今油井管的评价方法具有重要现实意义。

为了进行适用性评价，需要了解H2S环境断裂机理，并针对管子有可能出现的裂纹状况计算应力强度因子。

为此目的，本文在第二章介绍了材料在H2S 环境中的SSC机理，在第三章中介绍了用有限元方法与断裂力学方法相结合的应力强度因子计算。

本文的研究内容和研究方法属石油管柱力学与环境行为的前沿课题，带有探索性和一定的创新性。

特别是在本文研究过程中是国内首次进行了H2S环境中的双悬臂梁法的试验研究，迄今为止尚未见到国内有类似的试验研究报道。

NACE MR 0175-2000 材料要求标准油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料

8
专用部件------------------------------------------------------------35 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 总则-------------------------------------------------------------35 轴承-------------------------------------------------------------35 弹簧-------------------------------------------------------------36 仪表和控制器件----------------------------------------------36 密封环----------------------------------------------------------37
－2－
目
次
1
总则 -----------------------------------------------------------------1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 范围 ------------------------------------------------------------1 适用性 ---------------------------------------------------------1 MR0175 的应用 ----------------------------------------------2 控制硫化物应力开裂 (SSC)--------------------------------5 可采用的材料 ------------------------------------------------5 新材料或工艺的增补程序 ---------------------------------6 硬度要求 ------------------------------------------------------7 材料的使用 ---------------------------------------------------8 选材 ------------------------------------------------------------8 材料替换 -----------------------------------------------------8

输气管道的硫化物应力腐蚀_SSC_问题

输气管道的硫化物应力腐蚀(SSC)问题米秋占　于英姿(管道局焊接试验培训中心　065000) 摘　要　介绍了输气管道的硫化物应力腐蚀(SSC)的危害性,分析了SSC特征及产生的条件和机理,指出硫化物应力腐蚀的两大控制因素——材料韧性因素和介质因素。

通过抗SSC性能试验,给出了SCC的评价方法和抗SSC的有效途径。

主题词　SSC 控制因素材料韧性介质危害特征机理 1　SSC在输气管道中的危害早在40年代末,美国和法国在开发含H2S酸性油气田时,发生了大量的硫化物应力腐蚀(Su lfide Stress Co rro si on C rack ing,简写SSCC或SSC)事故,我国输气管道主要集中在四川省,其中H2S含量偏高,表1[1]的统计结果表明:SSC是输气管道最主要的失效形式。

目前我国输送净化天然气(即含H2S <20m g m3)的输气干线,绝大多数采用16M n、X56、X60等级螺旋缝埋弧焊管,输送含H2S脱水干气采用大口径20号钢无缝钢管。

由于管输天然气中H2S的含量偏高,最高可达400～500m g m3,使天然气中H2S分压达0.0003M Pa或更高,具备了发生SSC 的条件。

加上管材质量性能不佳,使输气干线破裂事故不断。

根据1993年一份报告的统计,到1993年底,四川石油管理局输气公司经管的输气干线共发生78次因H2S偏高引起的SSC破裂事故。

四川石油管理局川东开发公司经管的输气干线,共发生28次SSC 破裂事故,如:威成线( 630×8mm,16M n 螺旋埋弧焊管)1968年9月投产,1971年在同一位置上,先后发生两次SSC断裂事故;佛纳线( 720×8mm,16M n螺旋埋弧焊管) 4.3　焊接技术的发展迅速。

采用高频焊接不但可生产高压锅炉管、高强油井管、管线管,还可大量生产汽车、装饰及食品用不锈钢焊管。

采用激光焊及新开发的电阻扩散焊接法可以生产汽车用精密管及高强管线管。

如何解读20#(抗SSC)钢管的设计和规范要求

如何解读20#（抗SSC）钢管的设计及规范要求 How to interpret the 20 # (SSC) resistance of steel pipe design and specification requirements王楠中石化武汉分公司工程质量监督站（Wuhan Oil Products Company,Sinopec,Hubei Wuhan 430082,China）摘要：随着石油化工行业的发展，炼厂里多数存在硫化物应力开裂（SSC）介质环境。

因此，20#（抗SSC）钢管的使用也逐渐普及。

文章主要针对设计文件要求和相应规范要求进行了分析和解读，以求通俗易懂。

Abstract:With the development of petrochemical industry, refinery in most existing sulfide stress cracking (SSC) mediumenvironment. Therefore, 20 # (SSC) resistance the use of steel pipe is gradually popular. Article mainly aims at the design documents and specification requirements are analyzed and correspondinginterpretation, in order to easy to understand关键词：抗硫化物应力开裂、湿硫化氢破坏Key words： sulfide stress cracking、Wet hydrogen sulfide damage中图分类号：TB31 文献标识码：B1.设计文件要求：1.1标准GB8163、GB5310、GB9948钢管的钢应采用电炉+炉外精炼或氧气转炉+炉外精炼，炉外精炼的钢应经过真空脱气处理；1.2所有碳钢管应使用镇静钢；1.3应符合NACE MR0715和NACE MR0103的规定；1.4屈服强度小于355MPa；1.5 S≤0.01%，P≤0.0151.6碳当量CE＜0.42%，CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,且Ni＜1%；1.7交货状态为正火热处理，可控扎（终轧温度≥880℃）代替正火；1.8母材焊缝及热影响区的硬度不超过200HB，焊缝及热影响区的硬度不超过母材的120%。

抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨

ｉｎｇｃｕｒｖｅａｎｄｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｒｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃａｕｓｅｓｔｈａｔｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｌａｒｇｅｄｉｓｃｒｅｔｅｄｅｇｒｅｅｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｎｏｒ —
摘
要：近年来高井深、高温高压和高含硫等苛刻腐蚀环境的油气田相继开发，对高钢级油套管需求日益增加。然而抗硫化物应
力腐蚀试验的钢材强度等级增加会导致抗硫实验中加载的栽荷值越来越接近材料的名义屈服强度，应力环系统的细微偏差会导致
较大的实验误差。通过试验，分析了应力环在恒载荷试验中存在的主要问题，其中应力环体位移一载荷曲线偏移和附加弯矩（扭
ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｓｏｆＳＳＣ．ｒｅｓｉｓｔａｎｔ０ＣＴＧ
ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇｈｕａ，ＱＩＹａｍｅｎｇ，ＧＵＯＪｉｎｂａｏ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎｘｉａ
中图法分类号：ＴＧ１７２文献标识码：Ａ文章编号：２０９６— ００７７（２０１７）０４— ００２１— ０５
ＤＯＩ：１０．１９４５９／ｊ．ｅｎｋｉ．６１ —１５００／ｔｅ．２０１７．０４．００６

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ＩｔｅｍａｎｄＡＳＴＭＧ３９ＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎＴｅｓｔｉｎｇ－ｐｒｅｐａｒｔｉａｏｎａｎｄＵｓｅＢｅｎｔ－ｂｅａｍｓｐｅｃｉｒａｅｎ￥．ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＡＳＴＭａｎｄＮＡＣＥ，
ａｂｒｏａｄｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｅｓｔｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒＳＳＣＣｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＲｅａｒｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｓｔａｎｄａｒｄｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎＳＳＣＣｔｅｓｔｉｎＣｈｉｎａｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｔｈｅａｂｒｏａｄ，ｉｔｓｕｇｇｅｓｔｓａｄｏｐｔｉｎｇＮＡＣＥＴＭ０１７７
ｉｔｃａｎｃｏｍｂｉｎｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｊｕｄｇｍｅｎｔａｎｄｍａｃｒｏｓｃｏｐｅａｓｗｅｌｌａｓｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｔｅｓｔｉｎｇｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｕｒｆａｃｅｔｏｒｅｇａｒｄａｓ
ＳｕｌｉｆｄｅＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎＣｒａｃｋｉｎｇｉｎＯｉｌ＆ＧａｓＴｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇＰｉｐｅｌｉｎｅ
ＭＡＪｉａｘｉｎｒ，ＨＵＡＮＧＦＵＹａｎｋａｉ，ＹＡＮＧＺｈｕａｎｚｈａｏ１，２，ＬＩＪｉｋｅ１，２，ＬＩＹｕｎｌｏｎｇ ’
２．北京隆盛泰科石油管科技有限公司，北京１００１０１）
摘
要：对国内外金属硫化物应力腐蚀开裂试验的标准、评定指标进行了概述及总结，分析了油
气输送管用硫化物应力腐蚀开裂试验中试验标准选择时应注意的问题，并参照国内外ＳＳＣＣ试验常
ＬａｂｏｒａｔｏｒｙＴｅｓｔｉｎｇｏｆＭｅｔａｌｓｆｏｒＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏＳｕｄｅＳｔｒｅｓｓＣｒａｃｋｉｎｇａｎｄＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎＣｒａｃｋｉｎｇｉｎＨ２３Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓａｎｄｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｓｕｌｆｉｄｅｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒａｃｋｉｎｇ（ＳＳＣａｔｅｓｔｉｎＣｈｉｎａｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｔｈｅ
马家鑫等：油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨
油气输送钢管硫化物应力腐蚀
开裂试验评定标准探讨
马家鑫一，皇甫严凯，杨专钊一，李记科一，李云龙，
（１．中国石油集团石油管工程技术研究院，西安７１００６５；
用相关标准，建议将ＮＡＣＥＴＭ０１７７《含Ｈ２Ｓ环境中金属抗特定的环境开裂的实验室试验》方法和
ＡＳＴＭＧ３９《弯梁应力腐蚀试验试件的制备和使用的标准方法》相结合，并借鉴ＡＳＴＭ和ＮＡＣＥ的做法，采用临界应力值判断和试样外观宏观及微观检测相结合的方法作为评定指标。
（１．ＣＮＰＣＴｕｂｕｌａｒＣｏｏｄｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｂｅｏ＇ｉｎｇＬｏｎｇｓｈｉｎｅＯｉｌＴｕｂｕｌｒａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ）
关键词：油气输送管：硫化物应力腐蚀开裂；标准
中图分类号：ＴＥ９８８．２
文献标志码：Ｂ
文章编号：１００１ — ３９３ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＥｖａｌｕａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｓｆｏｒ