碳鋼是煉油廠、石化、化工廠中廣泛使用的金屬。腐蝕是造成數(shù)百萬或數(shù)十億美元損失的罪魁禍?zhǔn)?。氫致開裂、硫化物應(yīng)力開裂及CS材料要求簡介如下：

氫致開裂(HIC):這是在碳和低合金鋼中發(fā)生的平面開裂，當(dāng)原子氫擴(kuò)散到鋼中，然后在陷阱位置結(jié)合形成氫。驅(qū)動力是氫的壓強。鋼對HIC的敏感性很大程度上取決于鋼的清潔度以及夾雜物的大小和形狀。

在潮濕的H2S環(huán)境中，鋼的水氫充注作用導(dǎo)致了HIC的發(fā)生。當(dāng)氫原子產(chǎn)生時，H2S潮濕腐蝕鋼的反應(yīng)，它進(jìn)入鋼并擴(kuò)散到鋼中的空隙和雜質(zhì)，在那里它收集為氫分子。分子氫比原子氫體積大，這就導(dǎo)致了內(nèi)部壓力。在某些情況下，這種內(nèi)部壓力高到足以引起內(nèi)部裂紋或起泡。

HIC也被稱為階梯式開裂，因為在不同平面上形成的小水泡會形成連接水泡的裂縫。

碳鋼HIC試驗對材料的要求：

1、選用含夾雜物含量低的優(yōu)質(zhì)鋼材

2、降低硫含量和P含量

3、鈣處理避免了硫化物夾雜形態(tài)

4、使用經(jīng)過熱處理的鋼，如正火或淬火或回火，PWHT(但對降低HIC無顯著作用)

5、使用低強度鋼來限制材料的硬度(一般抗拉強度限制在415 MPa)

6、HRC硬度應(yīng)低于22

硫化物應(yīng)力開裂(SSC): SSC的定義是在水和硫化氫的存在下，金屬在拉應(yīng)力和腐蝕的共同作用下的開裂。

硫化氫對鋼的腐蝕釋放出金屬表面的氫原子。硫化氫還會毒害原子氫向分子氫的重組，從而促進(jìn)鋼對原子氫的吸收。氫原子隨后擴(kuò)散到鋼中，并傾向于在高金屬硬度和高拉伸應(yīng)力(施加或殘余)的區(qū)域積聚，并使鋼變脆。因此，SSC機(jī)制涉及氫脆。

高金屬硬度主要出現(xiàn)在鄰近母材的焊縫沉積物和焊縫熱影響區(qū)。這些區(qū)域的硬度水平取決于鋼的成分(即焊接沉積物和母材)、強度水平以及所采用的焊接和焊后熱處理程序。通過限制焊件硬度和采用適當(dāng)?shù)腜WHT，可以最大限度地減少SSC。

下游應(yīng)用如石油煉制和相關(guān)加工環(huán)境對SSC的材料要求在NACE標(biāo)準(zhǔn)MR0103中給出，而上游應(yīng)用如石油生產(chǎn)，鉆井在NACE標(biāo)準(zhǔn)MR0175中給出。

碳鋼SSC試驗對材料的要求：

1.至少一次“熱軋、退火、正火、正火、回火”處理

2.將HRC硬度限制在22以內(nèi)，PWHT, PWHT后的硬度限制在200 BHN

3.避免冷加工

以上要求為一般要求，具體要求參照適用標(biāo)準(zhǔn)。參考API 945和NACE標(biāo)準(zhǔn)MR0103和MR0175。