（精）硫化氢的腐蚀与防治.ppt

萨曼捷佩气田采气工艺技术前期调研 硫化氢的腐蚀与防治 一、腐蚀类型 二、腐蚀机理 三、均匀腐蚀或/和点蚀 四、硫化物应力开裂(SSC) 五、氢诱发裂纹 (HIC) 一、腐蚀类型 五、氢诱发裂纹 (HIC) 在含H2S酸性油气田上，氢诱发裂纹(HIC)常见于具有抗SSC性能的，延性较好的低、中强度管线用钢和容器用钢上。HIC是一组平行于轧制面，沿着轧制向的裂纹。它可以在没有外加拉伸应力的情况下出现，也不受钢级的影响。HIC在钢内可以是单个直裂纹，见图15—1 (a)；也可以是阶梯状裂纹，见图15-1 (b)和图15一9；还包括钢表面的氢鼓泡，见图15—1 (a)和15—l0。钢表面的氢鼓泡常呈椭圆形，长轴方向与轧制向一致，钢内的HIC也可视为被约束的氢鼓泡。氢鼓泡的表面通常发生开裂，见图15一l0。 1.氢诱发裂纹的特点 五、氢诱发裂纹 (HIC) 1.氢诱发裂纹的特点 HIC极易起源于呈梭形、两端尖锐的MnS夹杂，并沿着碳、锰和磷元素偏析的异常组织扩展，也可产生于带状珠光体，沿带状珠光体和铁素体间的相界扩展，见图15-9。 事例 在四川含H2S酸性气田开发的30余年里，夹带HIC运行的设备不少。自采用高灵敏度超声波测厚仪以来，在现场测厚过程中，常出现在极小的范围内，测厚仪显示壁厚陡然减薄许多，好似内壁存在小而深的腐蚀坑，经观测均是假象。为此，在四川气田上对一些设备进行了解剖分析。如卧引脱硫厂D—1101原料气分离器，材料为A515—70，运行10年后，在测厚时，由于测厚仪显示严重减薄，解剖后发现，分离器下部集水处，在其壁厚1/2—2/3处有一组平行于板面的裂纹。又如磨71井橇装式气液分离器，材料为SB42，使用一年后，也因测厚时，测厚仪显示严重减薄，经解剖发现在封头板厚的中心部位有一组平行于板面，沿轧制向(沿带状组织)的断裂裂纹。 HIC作为一种缺陷存在于钢中，对使用性能的影响至今尚无统一的认识。大量的研究和现场实践表明，这种不需外力生成的HIC可视为一组平行于轧制面的面缺陷。它对钢材的常规强度指标影响不大，但对韧性指标有影响：会使钢材的脆性倾向增大。对H2S环境断裂而言，具有决定意义的是材料的SSC敏感性，因此，通常认为抗SSC的设备、管材等夹带HIC运行虽不失安全性。但HIC的存在仍有一定的潜在危险，HIC一旦沿阶梯状贯穿裂纹方向发展，将导致构件承载能力下降。当然这一般需要时间。对强度要求日益增高的管线用钢，HIC往往是其发生SSC的起裂源。 五、氢诱发裂纹 (HIC) 1.氢诱发裂纹的特点 在四川含H2S酸性气田开发的过程中，从已掌握的现场事故分析资料表明，因HIC引起的破裂事故至今为止只发现一例。已运行25年的沪威输气管线，采用的D630mmx7（8）mm16Mn钢螺旋缝双面埋弧焊焊管，1994年间在距螺旋焊缝10-45mm的母材上共发生6次破裂事故。从解剖断口的宏观图15-11和显微图15 -12，可见到起裂处有一组平行于板面的裂纹，是沿轧制向珠光体带生成，呈HIC形貌，这组HIC已相互连接，串穿壁厚，致使壁厚承载能力下降，导致起裂。 * * 专题二——硫化氢的腐蚀与防治 CNODC工程技术分中心 主要内容 高含硫气藏在全球范围分布广泛。 美国：得克萨斯州MurrayFranklin气田、密西西比州Black/Josephine气田、Cox气田； 加拿大：阿尔伯达Bentz/Bearberry气田、PantherRiver气田 中国：渤海湾盆地赵兰庄气田、胜利油田罗家气田和四川盆地渡口河气田飞仙关组气藏、罗家寨气田飞仙关组气藏、普光气田飞仙关组气藏、铁山坡气田飞仙关组气藏、龙门气田飞仙关组气藏、高峰场气田飞仙关组气藏、中坝气田雷口坡组气藏和卧龙河气田嘉陵江组气藏同等。 硫化氢(H2S)的分子量为34.08，密度为1.539mg/m3。硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。在1atm，30℃时， H2S在水中的饱和浓度大约3580mg/L。 硫化氢气田分布简介 硫化氢常见的腐蚀破坏分为三种： 1、电化学反应过程：阳极铁溶解导致的均匀腐蚀和局部腐蚀，表现为金属设施的壁厚减薄和点蚀穿孔等局部腐蚀破坏； 2、硫化氢导致氢损伤过程：被钢铁吸收的氢原子，将破坏其基体的连续性，从而导致氢损伤。 表现为以下2方面： ● 硫化物应力开裂(Sulfide Stress Cracking，简称SSC) ● 氢诱发裂纹(Hydrogen Induced Cracking，简称HIC)，HIC常伴随着钢表面的氢鼓泡(Hydrogen Blistering，简称HB) 氢鼓泡 应力开裂 1、电化学腐蚀机理 二、腐蚀机理 H2S在水中的离解反应为： 对钢铁的电化学腐蚀过程反应式表示： 阳极反应：