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抗SSC硫化氢应力腐蚀材料如何选择

发布日期:2016-07-11

1. 选用抗硫化氢材料

   抗硫化氢材料主要是指对硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤有一定抗力或对这种开裂不敏感的材料。同时采用低硬度(强度)和完全淬火+回火处理工艺对材料抗硫化氢腐蚀是有利的。

   美国国家腐蚀工程师学会(NACE)标准MR 0175(1980年修订)中规定:含硫化氢环境中使用的钻杆、钻杆接头、钻铤和其它管材的最大硬度不许高于HRC22;钻杆接头与钻杆的焊接及热影响区应进行淬火+595℃以上温度的回火处理;对于最小屈服强度大于655MPa的钢材应进行淬火+回火处理,以获得抗硫化物应力腐蚀开裂的最佳能力。

   抗H2S腐蚀钢材的基本要求:

   ⑴成分设计合理:材料的抗H2S应力断裂性能主要与材料的晶界强度有关,因此常常加入CrMoNbTiCu等合金元素细化原始奥氏体晶粒度。超细晶粒原始奥氏体经淬火后,形成超细晶粒铁素体和分布良好的超细碳化物组织,是开发抗硫化物应力腐蚀的高强度钢最有效的途径。

   ⑵采用有害元素(包括氢, , 氮等)含量很低纯净钢;

   ⑶良好的淬透性和均匀细小的回火组织,硬度波动尽可能小;

   ⑷回火稳定性好,回火温度高(600)

   ⑸良好的韧性;

   ⑹消除残余拉应力。 

油气田常用的抗SSC碳素钢

 

油气田常用的抗SSC低合金钢

油气田常用的抗SSCC油套管及输送管

2.添加缓蚀剂

   实践证明合理添加缓蚀剂是防止含H2S酸性油气对碳钢和低合金钢设施腐蚀的一种有效方法。缓蚀剂对应用条件的选择性要求很高,针对性很强。不同介质或材料往往要求的缓蚀剂也不同,甚至同一种介质,当操作条件(如温度、压力、浓度、流速等)改变时,所采用的缓蚀剂可能也需要改变。

   用于含H2S酸性环境中的缓蚀剂,通常为含氧的有机缓蚀剂(成膜型缓蚀剂),有胺类、米唑啉、酰胺类和季胺盐,也包括含硫、磷的化合物。如四川石油管理局天然气研究所研制的CT2lCT24油气井缓蚀剂及CT22输送管道缓蚀剂,在四川及其他含硫化氢油气田上应用均取得良好的效果。

3.控制溶液pH值

     提高溶液pH值降低溶液中H+含量可提高钢材对硫化氢的耐蚀能力,维持pH值在9~11之间,这样不仅可有效预防硫化氢腐蚀,又可同时提高钢材疲劳寿命。

4. 金属保护层

    在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上AuAgNiCrZnSn等金属,保护内层不被腐蚀。

5. 保护器保护

   将被保护的金属如铁作阴极,较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。阳极腐蚀后定期更换。

6. 阴极保护

   外加电源组成一个电解池,将被保护金属作阴极,废金属作阳极。

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