文档介绍：油田设备用抗硫化物应力腐蚀断裂和应力腐蚀裂纹的金属材料选择
ISO 15156-2009
SECOND EDITION
(ISO 15156/NACE MR0175)
标准讲解
2015年3月
说明
涂蓝色为个人不太确定或理解的内容
涂绿色为关键点
素材摘自NACE MR 0175,尤利格腐蚀手册, NACE Corrosion Engineer‘s Reference Book (3rd Edition)等
对于规范中涉及到油气井、钻井、完井、井口、采油树、矿场设备和矿场处理装置的内容做了删减
对有些内容仅罗列了关键的点,在设计以及标准使用过程中仍需要参阅标准
对于有些项目业主会提出不同于该标准的要求,需要参考具体的规格书,通常大石油公司都有自己的酸性环境选材规范,其内容可能会存在些许差异,但其原则都是一样的
一 CRACKING AND CORROSION
CRACKING:开裂,只要有裂纹源,裂纹会扩展,扩展速率有时会很快,不能通过增加腐蚀裕量来解决消除,在含硫化氢的酸性环境中,通常开裂起着主导因素。该环境中H2S对腐蚀起着主导作用,水是引起腐蚀的必要条件,CO2存在会促进腐蚀,究其本质也是应力腐蚀,即使在无外加应力情况下也是因氢压引起,详见对HB的分析,见下图(f).
CORROSION:腐蚀,通常所说的腐蚀更倾向于全面腐蚀、点蚀等,会产生化学或电化学反应,引起质量损失,可以通过增加腐蚀裕量来解决
钢暴露于湿H2S环境开裂现象 (摘自尤利格腐蚀手册)
在酸性环境服役的焊接件同时出现的几种氢损伤
HB:开始形成的氢原子在钢中扩散并在氢陷阱处致氢鼓泡的发生
HIC:是氢鼓泡的一种形式,由平行于钢表面的层状裂纹在厚度方向上相连接,由个体缺陷连接引起的损伤能导致沿壁厚方向的迅速穿透。有文献报道在沙特的酸性气体管线中,失效发生于启用的数周之内,影响长度约10km。无需外部应力即可发生。
HIC发生三个步骤: 氢原子在钢表面的形成和从表面的进入 氢原子在钢基体中的扩散 氢原子在陷阱处的富集,内部压力增加,从而导致裂纹萌生和扩展
SSC:在有水和H2S存在的情况下,与腐蚀和拉应力(外应力或残余应力)有关的一种金属开裂,与金属表面、拉应力方向垂直。是氢应力开裂(HSC)的一种,它与在金属表面的因酸性腐蚀所产生的原子氢引起的金属脆性有关。在硫化物存在时,会促进氢的吸收。原子氢能扩散进金属,降低金属的韧性,增加裂纹敏感性,高强度金属和较硬的焊缝区更易发生。
SOHIC:大约与主应力(残余的或外加的)方向垂直的一些交错小裂纹,导致了像梯子一样的,将已有的HIC裂纹连接起来
二 ISO 15156标准概况及组成
ISO15156-2009(First edition)——原ISO 15156/NACE MR0175-2003 升版
在原NACE MR0175基础上结合EFC 16/EFC 17形成
标准由以下三部分组成:
Petroleum and natural gas industries—Materials for use in H2S-containing Environments in oil and gas production—
Part 1:General principles for selection of cracking-resistant materials
Part 2:Cracking-resistant carbon and low-alloy steels, and the use of cast irons
Part 3:Cracking-resistant CRAs corrosion resistant alloys) and other alloys
三标准术语
SSC(sulfide stress-cracking) 硫化物应力开裂
cracking of metal involving anodic processes of localized corrosion and tensile stress (residual and/or applied) in the presence of water and H2S
(在有水和硫化氢存在的情况下,与腐蚀和拉应力有关的一种金属开裂)
HIC(hydrogen-induced cracking)氢致开裂
planar cracking that occurs in carbon and low alloy steels when atomic hydrogen diffuses into the steel and bines to form molecular hydrogen at trap sites
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