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Incoloy825耐蝕合金在高溫高壓H2S/CO2環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2015-06-03
同樣開(kāi)采天然氣田時(shí)，由于鉆采集輸?shù)仍O(shè)備面臨不同溫度的H2S氣體或H2S+CO2混合氣體的腐蝕，以Incoloy825合金為代表的耐蝕合金廣泛應(yīng)用于上述介質(zhì)中的設(shè)備、管線系統(tǒng)中，因此研究其硫化氫引起的應(yīng)力腐蝕（SSCC）特征，對(duì)其運(yùn)行安全的可靠性非常必要。
?濕H2S介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SSCC）在煉油廠各裝置中均有顯現(xiàn)，而在脫硫裝置和尾氣脫硫裝置中較為突出，例如，在液態(tài)烴脫硫再生塔頂冷凝器，再生塔頂酸性氣體冷卻系統(tǒng)、設(shè)備和管線以及酸性水返回雙塔汽提的管線。同樣開(kāi)采天然氣田時(shí)，由于鉆采集輸?shù)仍O(shè)備面臨不同溫度的H2S氣體或H2S+CO2混合氣體的腐蝕，以Incoloy825合金為代表的耐蝕合金廣泛應(yīng)用于上述介質(zhì)中的設(shè)備、管線系統(tǒng)中，因此研究其硫化氫引起的應(yīng)力腐蝕（SSCC）特征，對(duì)其運(yùn)行安全的可靠性非常必要。
試驗(yàn)用板材采用EF+AOD+ESR冶煉工藝，試驗(yàn)用料規(guī)格為Φ266mm×800mm。在兩噸錘上開(kāi)坯成40mm厚板坯，在1160℃軋成5mm板，940℃×1h退火后冷軋成2mm薄板，再經(jīng)940℃×1h水冷。采用進(jìn)口板材進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。
試樣尺寸：70×10×（1.5～1.9），用SiC水砂紙逐級(jí)打磨至1000#，用蒸餾水清洗，丙酮除油。利用25MPa哈氏合金動(dòng)態(tài)高溫高壓釜開(kāi)展H2S/CO2腐蝕試驗(yàn)，溶液介質(zhì)為15%NaCl水溶液，并向溶液中添加1g/l單質(zhì)硫，試驗(yàn)溫度175℃，H2S和CO2各為3.5MPa，試驗(yàn)時(shí)間為720h（30d），實(shí)驗(yàn)前在室溫下先通2h高純氮?dú)獬酰缓笸ㄈ際2S氣體達(dá)到飽和，升溫至目標(biāo)溫度以確保H2S分壓為3.5MPa，降溫至室溫，通入CO2氣體，再升溫至目標(biāo)溫度，使得CO2分壓達(dá)到3.5MPa，及總分壓達(dá)到7MPa，要確保目標(biāo)溫度下H2S和CO2氣體分壓達(dá)到3.5MPa。
腐蝕試驗(yàn)按GB/T15970.2-2000《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第二部分：彎梁試樣的制備和應(yīng)用》；按要求進(jìn)行金相觀察、掃描電鏡觀察和成分分析、表面鈍化膜結(jié)構(gòu)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）Incoloy825板材在高溫高壓釜H2S/CO2介質(zhì)中，170℃下30d腐蝕是很輕微的，腐蝕層增厚僅幾十微米，在應(yīng)力作用下，并未引起開(kāi)裂，抗SSCC性能很好，自制和進(jìn)口板基性能相近。
（2）Incoloy825合金在空氣中能自鈍化，其鈍化膜是由于Cr2O3和NiO組成。鈍化膜厚度大于1.5nm。
（3）在高溫高壓下的復(fù)雜介質(zhì)中，鈍化膜破壞失去保護(hù)作用，其基本機(jī)理為Cl-離子水溶液中鈍化物的溶解，高溫S的快速擴(kuò)散形成硫化物，同樣破壞了致密氧化物的保護(hù)作用，?同時(shí)由于Incoloy825合金含有很高Cr、Ni和較多Mo、Cu的聯(lián)合作用，同時(shí)由于溫度比較低（170℃）硫化物作用不大，因此僅形成很薄的腐蝕層，并未引起明顯的裂紋，所以對(duì)合金力學(xué)性能影響很小。
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