对于抗硫化氢腐蚀碳钢的焊接

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1、躲管渡恭P石油化工设计etrochemicalDesign抗硫化氢腐蚀碳钢的焊接曹国俊(中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要：介绍了湿硫化氢环境中钢材的腐蚀种类及破坏机理、诱发硫化氢腐蚀的因素、抗硫化氢腐蚀钢材的选用原则和基本要求；从抗硫化氢腐蚀碳钢的焊材选用和焊接工艺要求这两方面进一步做了说明，特别针对抗硫化氢腐蚀碳钢的焊接问题，给出了一种低硫磷、高韧性、抗氢致硫化物应力腐蚀裂纹用的钢焊丝产品，该产品经专业机构抗HIC、SSC检测和金相试验测试以及在工程中的实际应用，结果表明完全能满足抗硫化氢碳钢焊接的特殊要求。关键词：抗硫化氢腐蚀氢致开裂焊接在

2、石化行业中，碳钢大量用于含湿硫化氢介下的平面孔穴结构，这个现象称为氢鼓泡。其特质的设备及管道的制造。怎样采取有效措施提高点：发生时无需外力，与材料中的夹杂物等缺陷相碳钢设备及管道的抗硫化氢腐蚀能力以及合理的关且分布于钢材表面，属于不可逆氢脆。选用焊材，对于提高设备和管道的安全运转以及2)氢致开裂(HydrogenInducedCracking，生产效率有着积极意义。HIC)。不同层面上的相邻的氢鼓泡裂纹，在氢气压力的作用下，相互连接形成阶梯状特征的内裂1腐蚀种类及机理¨J纹称为氢致开裂。其特点：发生时与拉应力和残湿硫化氢环境钢材腐蚀涵盖一系列破坏机余应力无关，

3、裂纹大多与钢材的轧制方向平行。理，这些破坏是在酸性工艺环境中由于充氢作用其产生主要受钢材的结构成分的影响(钢材组织而引发的，属于氢去极化腐蚀。其中Hs对腐蚀含杂质越多，氢致开裂的可能性越大)。起着主导作用，水是引起腐蚀的必要条件。钢在3)硫化物应力腐蚀开裂(SulfideStressCrack-硫化氢溶液中的主要反应是：ing，SSCC)。湿硫化氢环境中，在拉应力或残余应Fe+H2S=FeS+2Hd(1)力和腐蚀共同作用下造成的金属开裂称为硫化物产生的氢原子吸附于钢表面，进而有两种可应力腐蚀开裂。它是氢致开裂的一种形态，是由能的反应：于钢材吸收硫化物在金属表面

4、腐蚀后产生的氢原2Hd：H1(2)子渗入钢的内部固溶晶格中而造成的。其特点：2H=2Hb(Fe)(3)受外部应力或残余应力的影响且裂纹一般沿壁厚式中H为钢表面上吸附的氢原子；H为钢中吸方向排列。材料对SSCC的敏感性主要与强度(用收的氢原子。硬度表示)有关，强度受化学成分、热处理和显微几种主要的湿硫化氢环境钢材腐蚀破坏形式组织的影响。一般来说，硬度高的材料具有高的有：SSCC敏感性。1)氢鼓泡(HydrogenBlistering，HB)。在公式(1)、(3)硫化氢腐蚀电化学反应过程中，析出的收稿日期：2013—03—08。氢原子向钢中扩散，在钢材的非金属夹杂

5、物、分层作者简介：曹国俊，男，2006年毕业于大连理工大学化以及其他不连续等易聚集处形成氢分子，由于较工设备与机械专业，工学硕士，工程师，从事管道材料大的氢分子难以从钢的组织内部逸出，因此积聚的设计工作。联系电话：010—84878791；E—mail：ca-巨大的内压致使周围组织屈服，从而形成表面层ognojun．sei@sinopec．tom2013年第3期(第30卷)曹国俊．抗硫化氯腐蚀碳钢的焊接·33·4)应力导向氢致开裂(StressOrientedHydro—提高，均会导致钢材对硫化物腐蚀破裂敏感性增genInducedCracking，SOHIC

6、)。在应力作用下，金强。属内部的夹杂物或缺陷处由于氢积聚而产生小裂③夹杂物及缺陷。钢材中夹杂、缺陷的存在纹叠加，其沿着垂直于应力的方向(即钢材的壁厚会导致氢积聚的陷阱，升高该处的氢压力，形成局方向)发展导致的开裂称为应力导向氢致开裂。部氢致微裂纹，促进硫化物腐蚀开裂。净化钢中其特点：裂纹沿“之”字形扩展，其对金属内部的夹的杂质对于钢的耐硫化物腐蚀破裂有重要意义。杂物较为敏感，通常SOHIC易发生在设备和管道④显微组织及热处理。显微组织对硫化物应的高应力集中部位和焊缝热影响区。力腐蚀开裂的影响比钢材的化学成分更为重要。通常在湿硫化氢环境下钢材腐蚀是多种形式对同一

7、成分的钢材进行合理的热处理而得到适当破坏的综合效应，包含局部腐蚀破坏，同时也伴随的金相组织，可以充分发挥钢材抗硫化氢应力开对钢材的均匀腐蚀。局部腐蚀较均匀腐蚀更具危裂能力。害性、突发性、灾难性，同时也是化工设备和管道2)介质中硫化氢分压或水相中当量浓度、pH腐蚀的主要来源。均匀腐蚀虽然危害性小，但考值及温度影响。虑到石油化工装置金属用量巨大，如其暴露或处①硫化氢浓度。指同时存在水和硫化氢的环于湿硫化氢环境中，其经济损失也不容忽视。境中，当H：s分压大于或等于0．35×10MPa；或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中，当液相2可能引起硫化氢腐蚀的因素硫化氢含量大

8、于或等于10时，定义为“湿硫化氢引发硫