钢材腐蚀原因之—湿硫化氢
2013-09-16 15:08:30 作者:blog header来源:
近年被开采的油井和天然气井中,硫化氢含量高的情况增多。开采出的原油和天然气中,通常含有地下矿物水和海水等水份或凝缩物(液化烃)。在这种湿润的环境中,钢材内部出现了硫化氢腐蚀和随之产生的破裂。由于湿硫化氢的问题,用于原油和天然气的生产、输送、炼制的各种装置都有造成致命损伤的情况。如果发生破坏事故,硫化氢对人体的危害更大。为此。本文以油、气井中广泛使用的碳钢为对象,讨论湿硫化氢的腐蚀和防止措施,主要从材质方面阐述最近的研究情况。

  由于湿硫化氢造成的事故

  在考虑钢材的耐用年限上,虽然腐蚀环境中的全面腐蚀是重要因素,然而从引起急剧破裂危险性大的方面来看,破裂是一个重要问题。在含湿硫化氢的环境中,已经知道有两种类型的破裂见图所示。一种称为硫化物应力腐蚀破裂或称硫化物腐蚀破裂等,在油井用钢管等比较高强度钢中容易发生,由于外应力(作用应力和残余应力)的作用,破裂在应力轴的垂直方向传开。另一种称为氢脆,在没有外应力的情况下也发生,从外表看是平行于表面的破裂,只要是膨胀的就称为氢鼓泡。在钢管用钢等比较低强度的钢中也能看到这种破裂。钢材内部的破裂阶梯状地进展,也有贯通整个壁厚方向破裂的例子。

  已有油井和气井生产系统中的事故例子,50年代初期,在加拿大阿尔伯塔州,在9%Ni钢的油井用钢管中,由于硫化物腐蚀破裂的破坏事故发生以后,从美国和欧州的许多报告可以看出,已经积极地进行硫化物应力腐蚀破裂的研究。事故都在含硫化氢的3000米左右的深井中发生,多数发生在屈服强度56公斤/毫米2以上的高强度钢材中,除一部份外,在试运转等短时间内就发生破裂。最近,油、气井有向深井发展的倾向,随着井深的同时,就要求高强度的油井用钢管。但是,因为有越是高强度的材料,越容易发生应力腐蚀破裂的倾向,所以正在进行耐硫化物腐蚀破裂性好的高强度钢材研究。对于油井用耐蚀性钢管,一般都采用美国石油协会(API)的标准。

 

  日本已有这方面的经验。在1962年时,用高张力钢制造的液化石汕气贮罐的焊接处,由于液化石油气含有微量的硫化氢而引起硫化物腐蚀破裂。

 

  氢脆造成事故的例子,早在40年代就报导了在石油炼制装置中发生氢脆的情况。甚至在日本的脱硫装置等的加工装置中,也有氢脆发生的例子。在石油炼制装置中,氢脆发生在蒸馏塔和脱硫塔的塔顶冷凝器和接收器等,其材料为软钢。虽然在原油和天然气输送管线中,氢脆事故的例子报道不多,但在70年代,中东却有大规模破坏事故发生的例子,即用API 5 LX-42的螺旋管,在全长90公里中,有10公里以上发生破裂。此后,对氢脆开始了积极的研究。

 

  如上所述,本文把湿硫化氢环境中的破裂作为一个重要的问题来认识,阐述各种防腐措施。为了防止腐蚀,一般使用抑制剂(缓蚀剂),并在石油炼制装置中,使用不锈钢讨里和耐酸灰泥衬里,在管道中,根据脱水处理进行露点控制等。另一方面,降低钢材本身的破裂感受性也是重要措施之一。炼钢厂最近以此为中心正积极地进行材质的研究。