控制304不銹鋼管發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂的方法

2022-02-22 17:11:16 正佳不銹鋼

隨著石油、化工、冶金等工業(yè)部門的發(fā)展，要求304不銹鋼管在腐蝕介質(zhì)條件下長期穩(wěn)定工作。然而，鋼管一般都存在不同程度的殘余應(yīng)力，在腐蝕介質(zhì)條件下工作極易產(chǎn)生腐蝕裂紋。如在硫化氫濃度較高的情況下，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，甚至發(fā)生災(zāi)難性的事故。

不銹鋼管材在濕硫化氫環(huán)境中會(huì)發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂的情況，是因?yàn)樵谠摥h(huán)境中腐蝕性的氫原子滲入鋼的組織內(nèi)部，固溶在材料晶格中，導(dǎo)致管材的脆性增加，這種在外加拉應(yīng)力或殘余應(yīng)力作用下的開裂，就叫做硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。這種腐蝕開裂一般產(chǎn)生在焊縫或熱影響區(qū)中存在高強(qiáng)度、低韌性組織的部位，這些部位表現(xiàn)出較高的硬度值。下面，我們一起來了解控制304不銹鋼管發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂的方法。

減小濕硫化氫環(huán)境腐蝕開裂的措施：就是控制H2S濃度，濕H2S危險(xiǎn)性可分成三級(jí)：H2S小于50mg/L時(shí)不開裂；H2S>50mg/L時(shí)開裂；H2S大于50mg/L+氰化物>20mg/L為開裂。可以看到H2S濃度越高，形成開裂的敏感性越大。而H2S濃度越高，斷裂時(shí)間就會(huì)越短。對(duì)低碳不銹鋼焊管介質(zhì)中H2S濃度在2-150mg/L時(shí)，腐蝕速度增加非常快；<50mg/L時(shí)，破壞時(shí)間比較長；150-400mg/L時(shí)腐蝕速度是恒定的；提高到1600mg/L時(shí)腐蝕速度下降。當(dāng)H2S濃度在1600-2420mg/L時(shí)腐蝕速度基本不變。對(duì)于高強(qiáng)鋼，在很低濃度(1mg/L以下)仍能迅速引起硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂破壞。當(dāng)鋼材自身強(qiáng)度級(jí)別越高、焊接接頭的硬度偏高時(shí)，開裂速度加快。

其次是控制濕硫化氫環(huán)境的PH值，當(dāng)pH值比較低時(shí)，濕H2S離解過程中形成的H+濃度增加，大量的氫離子會(huì)滲進(jìn)304不銹鋼管中，加速氫鼓泡、氫誘導(dǎo)裂紋和應(yīng)力向氫誘導(dǎo)裂紋的腐蝕過程，特別是高強(qiáng)度的鋼管更加的敏感。大量試驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)pH>5時(shí)，氫致開裂的敏感性可減緩，調(diào)節(jié)好環(huán)境介質(zhì)中的pH值后，可緩解濕硫化氫環(huán)境下的氫腐蝕。

總的來說，針對(duì)濕硫化氫對(duì)不銹鋼制品管的應(yīng)力腐蝕機(jī)理與腐蝕過程，為預(yù)防或減緩濕硫化氫應(yīng)力腐蝕，可以采取以下措施。

其一，是重新制作浮頭蓋，制作過程通過預(yù)熱、焊接過程中要求降低熱影響區(qū)與焊縫殘存應(yīng)力；其次是優(yōu)化操作工藝，盡可能減小酸性水汽中的含硫，減小硫化氫含量以達(dá)到減小腐蝕。