本文參考標準是SH/T 3075-2009《石油化工鋼制壓力容器材料選用規范》腐蝕環境對壓力容器用鋼的要求
7.1高溫高壓臨氫環境
高溫(t≥200℃)高壓氫氣會對壓力容器鋼材造成氫腐蝕,通常臨氫壓力容器用鋼應根據容器的操作溫度加28℃和操作氫分壓從附錄C中選擇。
臨氫厚壁壓力容器用鉻鉬鋼的基本要求見附錄D。
在化工設計中,一般來說,200℃以上的溫度可以被視為高溫。但是,不同的行業和應用可能有不同的溫度分類標準。例如,在壓力容器的分類中,高溫容器的設計溫度通常被定義為大于450℃。
高壓通常指的是設備或系統在工作過程中所承受的壓力超出了一定的范圍。根據中國的國家標準,壓力容器的設計壓力(p)可以分為低壓、中壓、高壓和..壓四個壓力等級。具體劃分如下:
低壓(代號L): 0.1MPa≤p<1.6MPa
中壓(代號M):1.6MPa≤p<10.0MPa
高壓(代號H):10.0MPa≤p<100.0MPa
..壓(代號U):p≥100.0MPa
這些壓力等級的劃分有助于..設備在特定的工作環境下..可靠地運行。
7.2 高溫(t≥240℃)含硫油環境
處于高溫(t≥240℃)含硫油環境的壓力容器用鋼會產生硫和硫化物引起的腐蝕,根據容器的操作溫度和硫含量(質量分數)可從附錄E中查取鋼材的腐蝕率,按容器的設計使用壽命確定腐蝕裕量,當腐蝕裕量超過6mm/a時,應選用耐蝕性能更好的材料。
7.3高溫(t≥240℃) H?+H?S環境
處于高溫(t≥240℃) H?+H?S環境的壓力容器用鋼會產生硫化氫腐蝕,根據容器的操作溫度和硫化氫濃度(摩爾分數)可從附錄F中查取鋼材的腐蝕率,按容器的設計使用壽命確定腐蝕裕量,當腐蝕裕量超過6mm/a或對腐蝕產物有限制時,應選用耐蝕性能更好的材料。
7.4 環烷酸(酸值大于0.5mgKOH/g)腐蝕環境
使用溫度低于220℃時,設備材料宜選用碳鋼;使用溫度在220℃~288℃,可選用 S30403 (00Cr19Ni10)、S32168(0Cr18Ni10T)或其復合材料,若實際生產表明發生了明顯的環烷酸腐蝕。則選擇S31603(00Cr17NiI4Mo2)或其復合材料;使用溫度大于等于288℃時,應根據流速選用 S32168 (0Cr18Ni10Ti)、S31603 (00Cr17Ni14Mo2)、S31703 (00Cr19Ni13Mo3)或其復合材料。煉油廠主要裝置壓力容器具體選材詳見SH/T 3096-2001。
7.5 I類濕H?S腐蝕環境
7.5.1 確定I類濕H?S腐蝕環境的條件參見附錄G的G.2.2條。
附錄G(資料性附錄) 濕H?S腐蝕環境分類
G.1 濕H?S腐蝕環境
容器接觸的介質在液相中存在游離水。且具備下列條件之一時稱為濕H?S腐蝕環境:
a)游離水中溶解的H?S濃度大于50mg/L
b)游離水的pH值小于4.0,且溶有H?S
c)游離水中氰氫酸(HCN)含量大于20mg/L并溶有H?S
d)氣相中的H?S分壓(絕)大于0.3kPa
G.2 濕H?S腐蝕環境分類
根據腐蝕機理不同,濕HS腐蝕環境可以分為I類和I類。
G.2.1 II類濕H?S腐蝕(HIC、SOHIC 和HB)環境
當容器的工作環境為室溫至150℃并符合下列其中任何一條時稱為II類濕H?S腐蝕環境:
a)由含水腐蝕產生的氫活性高(High potential for hydrogen activity as result of aqueous corrosion);
b)H?S在水中的濃度大于2000mg/L,且p值大于7.6;
c)H?S在水中的濃度大于50mg/L,且pH值小于4.0;
d)游離水的p值大于7.6,且水中HCN 或氰化物含量大于20mg/L,井溶有H?S.
G.2.2 1類濕H?S腐蝕(SSC)環境
濕H2S腐蝕環境不符合II類的即稱為I類濕H?S腐蝕環境。
7.5.2 在I類濕H?S腐蝕環境中使用的碳素鋼及碳錳鋼應符合7.5.2.1條至7.5.2.4條的要求。
7.5.2.1 材料的強度和使用狀態按下列要求:
a)材料標準規定的屈服強度ReL≤355MPa;
b)材料實測的抗拉強度Rm≤630MPa;
c)材料使用狀態應至少為正火+回火、正火或退火。
7.5.2.2 低碳鋼和碳錳鋼的碳當量Ce按板厚限制如下;
a) 小于等于38mm,Ce=0.43
b) 39mm~64mm,Ce=0.45
c) 65mm~102mm,Ce=0.46
d) 大于102mm,Ce=0.48
注:C=C+Mn/6+(Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15
7.5.2.3 焊后熱處理應按以下要求進行:
a)宜進行焊后消除應力熱處理,焊后熱處理溫度宜取標準要求的上限,以..焊接接頭的硬度達到HB≤200的要求;
b)熱處理后,不得在接觸介質一側打鋼印。
7.5.2.4 殼體用鋼板厚度大于12mm時,應按JB/T 4730.3-2005進行超聲檢測,應符合II級要求。
7.5.3 當容器內部采用不銹鋼復合層(或堆焊層)時可不按7.5.2條的規定。
7.6 II類濕H?S腐蝕環境
7.6.1 確定II類濕H?S腐蝕環境的條件參見附錄G的G.2.1條。
7.6.2 在1類濕H?S腐蝕環境中工作的壓力容器用鋼除滿足7.5.2條的要求外,還應符合下列要求,以提高鋼材抗氫誘導裂紋(HIC)的能力(包括抗應力導向氫誘導裂紋 SOHIC 和氫鼓泡HB的能力):
a)鋼材熔煉分析的化學成分要求:
S≤0.002%,P≤0.010%,Mn≤1.35%;
b)板厚方向斷面收縮率Z≥35%(三個試樣平均值)和 25%(單個試樣.低值);
c)抗氫誘導裂紋(HIC)試驗:試驗方法按 NACE TM-0284--2003,A溶液,要求:CLR≤5%;
CTR≤1.5%;CSR≤0.5%。
7.6.3 當容器內部采用不銹鋼復合層(或堆焊層)時可不按7.6.2條的規定。
7.7 NaOH 溶液腐蝕環境
7.7.1 在NaOH溶液環境下工作的壓力容器選材可按圖1進行。
圖1鋼材使用在氫氧化鈉溶液中的溫度與濃度的關系
7.7.2 碳鋼制造的壓力容器的使用溫度和NaOH溶液濃度(質量分數)位于圖1中A區時不需要消除應力熱處理,但伴熱管線的焊縫應進行消除應力熱處理;超過圖1中A區,位于B區時,碳鋼焊接接頭及彎管應進行消除應力熱處理;當位于圖1中的C區時,則應選用鎳合金材料,當NaOH溶液濃度小于5%時,可采用碳鋼。在溫度低于46℃時,在各種濃度的NaOH溶液環境中可使用碳鋼且可不考慮進行消除應力熱處理(有伴熱的管線焊縫除外)。
7.8 液氨應力腐蝕環境
7.8.1 容器接觸的介質為液氨,并同時符合下列條件時,即為液氨應力腐蝕環境:
a)介質為液態氨,含水量小于或等于0.2%,且有可能受空氣(O?或 CO?)污染的場合;
b)操作溫度高于-5℃。
7.8.2 在液氨應力腐蝕環境中使用的低碳鋼和碳錳鋼(包括焊接接頭),應符合下列要求:
a)材料要求及限制按7.5.2條;
b)焊后進行消除應力熱處理或采用..硬度不大于HB185的焊接工藝施焊;
c)液氨中添加大于等于0.2%的水作緩蝕劑,作為防止應為腐蝕開裂的措施。
7.9 HF腐蝕環境
HF腐蝕環境會對壓力容器鋼材造成腐蝕,同時HF屬于極度危害介質,因此其用材除考慮腐蝕因素外,還要考慮..因素,在HF腐蝕環境下的壓力容器用鋼的基本要求見附錄H。
附 錄 H(規范性附錄)
HF 腐蝕環境下壓力容器用鋼
H.1 氫氟酸烷基化裝置的酸再生塔應選用NCu30 鎳銅合金(板材按現行行業標準《承壓設備用鎳及鎳合金板》 NB/T 47046,管材按現行行業標準《承壓設備用鎳及鎳合金無縫鋼管》 NB/T 47047, 鍛件 NB/T按現行行業標準《壓力容器用鎳及鎳合金鍛件》 47028-2015),相當于 Monel 400(板材 SB-127,管材SB-163和SB-165,鍛件 SB-564) 。
H.2 其他含氫氟酸介質的容器可采用碳素鋼制造, 但厚度大于等于13mm時應滿足以下要求:
H.2.1 對鋼材的要求
a) 煉鋼工藝應包括真空脫氣;
b) 鋼材.大硫含量不應超過 0.005%(wt), 并采取措施控制夾雜物形狀;
c) 鋼材的使用狀態為正火或正火加回火;
d) 鋼板應按現行行業標準《承壓設備無損檢測第3 部分:超聲檢測》 NB/T 47013.3進行超聲檢測, 不低于Ⅱ 級;
e) 用于HF介質的碳素鋼容器及其所有承壓件的化學成分( 質量分數)應滿足以下要求:
V+Nb ≤ 0.1%;
Ni+Cu ≤ 0.2%;
CE ≤ 0.4%;
CE = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15。
H.2.2 制造要求
a) 所有受壓焊接接頭均應為全焊透并進行100%射線檢測;
b) 所有非受壓件與受壓件的焊接應為連續焊;
c) 不得使用冷成形封頭,否則應進行消除應力熱處理;
d) 焊接接頭.大允許硬度為200HBW。