一、湿H2S腐蚀环境的定义
美国腐蚀工程师协会NACE的MR 0103-2005《Materials ResistaIlt to sul6de Stress cracking in cormsive PetroleumRefining Envimnmems》标准中定义如下：
容器接触的介质在液相中存在游离水，且具备下列条件之一时称为湿H2S腐蚀环境：
⑴游离水中溶解的硫化物浓度大于50mg／L；
⑵游离水的PH值小于4.0，且溶解的硫化物含量大于或等于1mg／L；
⑶)游离水PH大于7.6及氢氰酸（HCN）大于或等于20 mg／L，且总硫化物含量大于或等于1 mg／L；
⑷气相中（工艺流体中含有液相水）的H2S分压(绝压)大于O.3kPa。
二、湿H2S腐蚀机理
硫化氢在水溶液中电离出氢离子，从钢材表面得到电子后还原成氢原子，氢原子之间有较大的亲和力，易结合形成氢分子排出，然而，介质中的硫化物等消弱这种亲和力，部分抑制了氢分子的形成，原子半径极小的氢原子很容易渗入钢材内部并溶入晶格中，固溶于晶格中的氢导致材料的脆化和氢损伤。湿H2S环境除了均匀腐蚀外，更重要的是引起一系列与钢材渗氢有关的腐蚀开裂，湿H2S环境中的开裂有氢鼓泡( HB )、氢致开裂(HIC )、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、应力导向氢致开裂(SOHIC) 4种形式。
三、设计要求
1.材料要求
⑴钢板应采用电炉（或转炉）冶炼并且进行炉外精炼，应为本质细晶粒钢；
⑵钢中S和P含量应符合以下要求：
⑶对于普通碳素钢，碳当量CE≤0.40%， 对于碳锰钢，当厚度小于50mm时，CE≤0.43%，当厚度大于50mm，小于等于100mm时，CE≤0.45%,当厚度大于100mm时，CE≤0.48%
注：CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
⑷材料实测抗拉强度不大于630MPa,标准规定的下屈服强度不大于355MPa；
⑸材料的供货状态至少为正火或正火+回火；
⑹厚度大于等于12mm的钢板应进行逐张超声波检测，按照NB/T47013.3-2015要求，不低于Ⅱ级为合格；
⑺材料硬度应符合下面要求：
⑻材料需要模拟焊后热处理，热处理工艺为：热处理温度620±10°C,保温时间不小于2.5min/每1mm，且不小于2小时，空冷，材料力学性能及试样选取需在模焊后进行；
⑼应进行Z向拉伸试验，按照SA-770或GB/T5313，三个试样平均值≥35%，单个值最低值≥25%；
⑽材料按照GB/T6394进行奥氏体晶粒度检测，要求平均晶粒度不粗于6级；
⑾材料非金属夹杂物A、B、C和D不得超过1.5级，DS不大于1.5级，且A+C≤2.0，B+ D≤2.0，A+B+C+D+DS≤4.5
⑿按照GB/T8650或NACE TM0177规定方法进行抗SSC试验，其门槛值应大于等于材料实际屈服强度的80%;
⒀应按GB/T8650或NACE TM0284规定方法进行抗HIC试验，采用A溶液，合格指标为：CLR＜5%，CTR＜1.5%,CSR＜0.5%;
⒁螺栓材料宜选用强度级别较低的普通碳素钢、低合金钢或奥氏体不锈钢，普通碳素钢应为正火或退火，低合金钢应为调质状态，奥氏体不锈钢为固溶处理状态供货；
⒂焊接材料的硫、磷含量应与母材相匹配，其焊缝熔敷金属的硬度不超过200HBW，焊条应采用低氢型，焊接材料（焊条、焊剂、焊丝）中锰、硅含量应尽可能低。焊条电弧焊和埋弧自动焊使用的焊接材料中锰含量小于等于1.0%（质量分数），硅含量小于等于0.50%（质量分数）；
2.结构要求
⑴所有焊接接头应为全焊透结构；
⑵接管与壳体连接的角接接头应圆滑过渡，接管端部内部打磨圆角；
⑶宜采用整体补强或厚壁管补强；
⑷避免结构突变，减小局部应力；
四、制造检验要求
⑴ 焊接工艺评定的焊接接头应进行HIC、SSC和硬度试验,其硬度不超过200HV10；
⑵ 焊接接头力学性能不应低于母材标准规定的最低值，焊接接头的抗SSC和抗HIC符合材料部分相应要求；
⑶ 对接焊缝和角焊缝焊接宜采用回火焊道的焊接技术，回火焊道的焊接宜采用手工GTAW，以保证焊道与焊道之间产生回火作用；
⑷ 焊缝不允许咬边；
⑸ 螺栓螺纹采用滚压成型，应进行消除应力热处理，其硬度不大于22HRC；
⑹ 介质侧的焊接接头不允许打硬记；
⑺ 设备应进行焊后消除应力热处理；
⑻ 热处理后所有焊接接头应进行硬度试验，每组5点，即母材、热影响区、焊缝金属、热影响区、母材各1点，硬度检测尽量在接触介质侧进行，A、B类对接接头至少每3m范围内进行一处硬度检测，每条D类焊缝至少要进行一处硬度检测，其硬度不大于200HBW；
⑼ 制造过程的无损检测参照下表：
序号 | 检测方法 | 检测位置 |
1 | 宏观检测（VT） | 焊接接头坡口的表面质量 |
焊接接头的装配尺寸 | ||
焊接接头的外观 | ||
2 | 射线检测（RT） （PWHT前） | A、B类、DN≥250mm的接管与带颈对焊法兰C类焊接接头 |
返修部位深度大于9.5mm 的焊接接头 | ||
3 | 超声波检测（UT） (PWHT前，PWHT后，水压试验后) | A、B、D 类焊接接头 |
返修部位深度大于9.5mm 的焊接接头 | ||
主体材料补焊部位 | ||
4 | 磁粉检测（MT）注1 (PWHT前，PWHT后，水压试验后) | A、B、C、D 类焊接接头表面 |
主体材料补焊部位 | ||
非受压元件与受压元件的焊接接头 | ||
临时附件焊接接头及拆除临时附件后的部位 | ||
5 | 焊接接头硬度试验 （PWHT后） | 筒节和封头上每条A、B类焊接接头各两组 |
其他B类及接管与长颈法兰C类焊接接头各一组 | ||
每个开口接管与筒体或封头焊接接头各一组 | ||
6 | 尺寸检查（DT） (水压试验后) | 各部位尺寸 |
注1. 无法进行MT的部位可用PT代替。 | ||
压力容器之家
欢迎压力容器人回家
微信公众号：PV-HOMES
专注做压力容器行业最具影响力自媒体
