管道钢在湿硫化氢环境中的破坏事故

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1、维普资讯http://www.cqvip.comf4第12卷第3期天然气工业1992年5月管道钢在湿硫化氢环境中的破坏事故刘惟．(I~IJZl石油管理局输气管理处)内容提要本文通过对硫化物应力腐蚀开裂的机理和影响因素的讨论，说明其危害性并提出了控制方法。主题词_塑堕』应力腐蚀开裂四JI1输气管网长期输送含HS和H20裂缝长590ram，最宽5mm，裂缝与螺旋的天然气。困硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)造焊缝平行，相距2～3mm，焊缝本身未破坏。成的破坏事故时有发生。】990年4月，泸威断口整齐，断裂部分可良好吻合．具有明显的线某处1

2、6Mn螺旋焊缝钢管(630×8)突然脆性断裂特征，图1为爆破实物。发生爆破，损失天然气十余万m。，中断输气20余h，造成较大经济损失。本文对事故原因及防止方法等进行分析讨论。管道破坏事故及其分析泸威线于l969年l0月建成投产。I。90年以前曾发生6次较大的事故，其中5次均发生在螺旋焊缝附近因管道一直处于良好的阴援保护状态。外壁基本无腐蚀，未困外壁土壤腐蚀造成任何事故。定期的腐蚀监测表明；泸威线管道壁厚的腐蚀减薄量不大。圉j经过20年的生产，输送量降低到设计输送能力的一半，同时天然气的HS、H0含量超声波测试表明破坏管段的壁厚减薄

3、较呈上升趋势管输气质象件的变化导致这次小，最大仅0．dmm。金相分析说明母材组织事故的发生。为轧制产生的带状铁索体+珠光体，无明显事故发生时HS浓度为300～~00mgl的腐蚀剥落现象，见图2。对裂缝尖端用电子m，压力为．54MPa，输量为252万mId。显微镜进行扫描，裂缝是由一条主裂纹发展·6102l5，成都市华阳镇。维普资讯http://www.cqvip.com7O天然气工业992盔而成的，见图3。电子探针能谱分析发现在焊品界处发生硫化锰偏析，扫描电镜图片也说接的部分相变区品界处台硫量略为偏高．即明这一点．见图4。圉2圉3

4、根据以上分析，可以认为此次事故是由硫化物应力腐蚀开裂SSCC引起的。硫化物应力腐蚀开裂机理由于天然气中含水量较高，管道内壁形成水膜，高浓度HzS、CO溶解后形成较强的腐蚀性介质。管材缺陷成为易腐蚀的薄弱环节，经腐蚀产生蚀坑。蚀坑内的阳极反应为Fe~Fe2e与液膜相接触的管面上的阴极反应为：H+e—H硫化氢浓度较高时的腐蚀产物主要是疏松的Fe。Se。腐蚀产物与管道金属形成宏观电池，加速腐蚀固4琉化物分布干部分相变区在应力和腐蚀的联合作用下．蚀孔可发晶界的暗场像(白点为硫化物)展成裂纹。腐蚀产生的氢原子一部分向金属内部扩散，使金属键台

5、力减弱．从而导致裂纹对爆破样品进行的机披性能测试表明．在低应力下沿管材的薄弱环节(往往是焊接材料性能基本符台部颁标准YB23I一70。的热影响区)发展，造成管道事故。标准分享网www.bzfxw.com免费下载维普资讯http://www.cqvip.com弟I2卷第3期刘惟：管道钢在湿硫化氢环境中的破坏事故7l敏感性上升。SSCC的影响因素(3)焊接：焊热的热影响区受温度的影响，组织和成分发生变化，特别是MnS的偏1．环境因素析，加大材料SSCC敏感性(1)H：s浓度：浓度较高时。失重腐蚀增大，且易产生裂纹防止SSCC的方法(2

6、)含水量：当天然气含水量较高时，管内形成液膜，有时还会产生游离水。HS易溶防止SSCC的方法，首先是选择抗SSCC于水，扩散到管面后参与腐蚀反应，为SSCC钢，减轻焊接对组织的不良影响。提供必要条件天然气相对湿度低于60生产上可采取的控制方法有：时，即使存在高浓度的HzS也基本不会引发j。天然气脱水：水是造成天然气管道失SSCC重腐蚀和应力腐蚀的主要因素。脱水至露点(3)CO2浓度：c0：溶于水后离解出氢离以下相对湿度小于60，即可基本防止子，加速腐蚀SSCC并大大减轻失重腐蚀。(4)温度：SSCC裂纹埽常出现在室温附2．脱除HS

7、；应把HS浓度控制在近，一般在20℃晟易产生。20mg／m以下(5)pH值：裂纹产生必须在酸性介质中，3。缓蚀剂保护和内壁涂层：这两种方法在中碱性介质中较少产生管道内液膜呈弱均能有效地减轻SSCC，但在管道内壁涂覆困酸性，但在裂纹尖端处溶液的pH值较低。难很大，缓蚀剂保护较易被接受，关键在于缓(6)CI一和CN一；溶液中的cl一破坏金属蚀剂的选择和加注工艺。表面膜．阻止金属纯化；CN一在中碱性溶液中1。加强对天然气的气质监测和腐蚀监增强金属对氢原子的吸附。测：以便及时了解管内气质变化情况．有针对2．生产条件性地选择有效的腐蚀控制方

8、法，为工艺参数(j)管道应力和变形：SSCC裂纹在工作的调优控制，及时消除隐患，防止恶性事故的应力远低于材料屈服强度的情况下也能产发生和管道更换、大修提供重要依据。生，管道的残余应力也能引发开裂；管道由于地形变化产生的塑性变形也有引发裂纹的可参考文