天然气管道用阀门防腐注意事项

                            天然气管道用阀门防腐注意事项

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1 天然气管道用阀门防腐注意事项概述 

上海91视频色下载APP阀门有限公司生产的石油天然气及石化用各类球阀、闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀阀门具有性能优异，可靠性高，用途广泛，价格合理等优点。适用于：化工、石油、天然气、冶金、等行业及含硫化氢介质、杂质多、腐蚀严重的天然气长输管线。在天然气的开采过程中，无论是来自油藏的伴生气还是来自气藏的非伴生气，一般都含有液体(液烃、水)和固体物质(岩屑、泥沙等)，同时还含有少量非烃类物质的混合91视频黄色网。非烃类91视频黄色网多为氮(N2)、硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)、有机硫及氦(He)等。由于这些物质的存在和联合作用，会使输送设备和管道产生磨损、腐蚀等破坏，且可能堵塞管道、仪表管线以及设备等。因此，为了安全、经济、有效地输送天然气，就必须在输送前对天然气进行必要的处理，除去部分杂质。但这时的天然气仍不能满足生产、生活和商业用气的需要，还需进一步在天然气净化厂中进行脱烃、脱硫、脱水处理。用于天然气处理的设备所接触的介质大部分都含有硫化氢和水，在这种情况下设备的腐蚀显得格外复杂和严重。

    针对硫化氢对设备的不同腐蚀情况，91视频看看簧色应进行深入细致的分析和研究，在设备设计时采取相应的对策和措施来防止或减轻其腐蚀，以确保设备的使用寿命和安全运行。

  1.因管线输送的天然气在脱硫前含有大量的硫化氢(这是一种有毒且腐蚀性*的91视频黄色网)。即使经过脱硫等工艺处理的天然气，仍有残存的硫化氢。故管线阀门选材要选耐腐蚀的抗硫材料。

2.一般城市天然气91视频看看簧色天然气管线都在上百公里以上，只能定期巡逻、检查，而且有时管线需要通过情况复杂的地区，介质的漏失可能会带来严重的火灾事故。尤其是离城市较近的管线，防止阀门的外漏显得尤为重要。

3.管线一旦投入运行，几年内不允许停止运行，不允许有片刻间断，更没有大修期。串联在管道上的管线阀门一旦失灵，后果不堪设想。因此管线阀门的易损件就要求寿命长。

4.控制人员一般在站内或是控制室，就要求对阀门(硬密封蝶阀)有可靠的控制性能，且要求阀门自身有防护与防爆的措施。尤其是长开的阀门，要求在情况突变之中，作到准确切断。因此可靠的控制性能成为重点。

    2 硫化氢的性质和特点

    硫化氢(H2S)是可燃性无色91视频黄色网，具有典型的臭鸡蛋味。空气中爆炸极限为4.3%～45.5%(体积比)。

    硫化氢的分子量为34.08，标准状态下，密度为1.539mg/m3，在水中的溶解度随着温度升高而降低。在760mmHg(相当于133.322Pa)30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约为3580mg/L。

    干燥的硫化氢对金属材料无腐蚀破坏作用，硫化氢在露点和露点以下才具有腐蚀性。

    3 硫化氢的腐蚀特点

    硫化氢对天然气处理设备的腐蚀大致分为三种：电化学腐蚀、硫化物应力开裂(SSC)和氢诱发裂纹(HIC)。这三种腐蚀对设备的破坏和造成的危害各不相同，因此91视频看看簧色在设备设计中所采取的对策和措施也不相同。

    3.1 硫化氢对设备的电化学腐蚀

    金属的电化学腐蚀是指金属与电介质溶液发生电化学作用而引起的破坏现象，主要特点是在腐蚀过程中同时存在着两个相对独立的反应过程，即阳极反应和阴极反应[1]。天然气处理设备所接触的介质如同时含有硫化氢和水，则硫化氢就会成为硫化氢溶液。在H2S溶液中，含有H+，S2-和H2S分子，它们对金属的腐蚀是氢去极化过程，释放出的H+是强去极化剂，极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解导致金属的全面腐蚀[2]，也就是91视频看看簧色通常所说的均匀腐蚀、坑蚀和点蚀。随着时间的推移，这种腐蚀会使设备的壁厚不断减薄，直至不能满足强度要求而使设备报废。

    3.2 硫化物应力开裂

    应力腐蚀(SCC)是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。材料会在没有明显预兆的情况下突然断裂，因此应力腐蚀又称为“灾难性腐蚀”[3]。发生应力腐蚀开裂的时间有长有短，有经过短时间就开裂的，也有经过数年才开裂，这说明应力腐蚀开裂通常有一个或长或短的孕育期。应力腐蚀裂纹呈枯树枝状，大体上沿着垂直于拉应力的方向发展。裂纹的微观形态有穿晶型、沿晶型和二者兼有的混合型。发生应力腐蚀断裂需要具备三个基本条件：敏感材料、特定的腐蚀介质和拉伸应力。

    硫化物应力开裂(SSC)是金属材料在H2S分压足够高的湿环境中受拉应力和H2S腐蚀的联合作用所引起的材料脆化和开裂过程，其主要表现为：使设备在继续承压时，恢复不到正常运转状态；破坏承压系统的完整性；使设备丧失基本功能[4]。与其它应力腐蚀相同，在断裂前无任何事前先兆显示，具有很强的突发性。多数情况下在经历不长的服役期(数小时到3个月)后，在工作截面没有明显腐蚀减薄的情况下突然发生，因而具有*的危害作用[2]。

    3.3 硫化氢的氢诱发裂纹

    氢诱发裂纹(HIC)的生成与金属在湿H2S环境中的渗氢过程有关，当H+渗透到材料内部有夹渣、夹层等缺陷处时，H+聚集形成H2分子，因此，HIC能在金属材料处于无应力状态时发生。HIC生成的驱动力是靠进入钢中的氢所产生的气压。在含H2S的酸性环境中，由于氢原子的渗透并在钢材内部夹杂物处聚集，并沿着夹层的异常组织扩展、产生分层裂纹，当裂纹垂直厚度断面时，就可能引起破坏。

    HIC与SSC是两类基本互不相关的开裂。HIC在含H2S气田上，常见于具有抗SSC性能的延展性较好的低、中强度设备用钢上。在设备内表面接近腐蚀介质的地方，HIC表现为氢鼓泡。HIC使金属材料的韧性下降，但在初期不会对金属材料的承载能力产生明显的影响。当韧性过度下降，尤其是各层的裂纹相互贯通时，HIC就会影响到金属材料在工作应力下的安全，因此它是一种潜在的危险。

    4 天然气管道用阀门防腐注意事项对策和措施

    针对硫化氢对天然气处理设备的三种不同腐蚀，91视频看看簧色在设备的设计中可以采取不同的对策和措施来进行预防和防护。

    4.1 针对硫化氢的电化学腐蚀

    4.1.1 采用缓蚀剂

    缓蚀剂是一种用于腐蚀环境中抑制金属电化学腐蚀的添加剂。对于一定的金属———腐蚀介质体系，只要在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂就能有效地降低金属的腐蚀速率。缓蚀剂的注入设备简单也无需对被保护的金属设备表面进行特殊处理。由于用量少，通常不会影响工作介质的性能，因此，使用缓蚀剂是一种经济而且适应性较强的金属电化学腐蚀防护措施。

    实践证明合理添加缓蚀剂是防止含H2S酸性油气对碳钢和低合金钢设备电化学腐蚀的一种有效方法。但是，要准确无误地控制缓蚀剂的添加，保证生产环境的腐蚀*处于控制状态下是十分困难的。

   4.1.2 采用防腐涂层或衬里

    涂层和衬里的作用都是将腐蚀介质和金属材料分隔开，利用涂层和衬里的耐蚀性，从而达到防腐的目的。因此，涂层必须有充分的耐蚀能力且不污染工作介质；能够与基体金属可靠结合，形成连续致密的覆盖层；能够适应操作温度、工作压力和液体冲刷作用的要求；应便于施工且具备检测施工质量的技术手段。由于涂层在施工、质量检测和缺陷修复上都比较麻烦并有一定的技术难度，所以其使用受到了一定的限制。衬里层通常为耐腐蚀的不锈钢材料，可以采用热套的方式进行施工，也可直接用复合钢板来制作设备壳体。热套衬里通常是在较高的温度下进行，复合钢板筒体的卷制和封头的冲压都有可能在高温下进行，而这一温度又正好在不锈钢的敏化温度区，虽然在加工工艺上都采取了一定的措施，但对不锈钢的耐蚀性还是有一定的影响。另一方面，采用涂层和衬里的费用也是比较高的，因此在设备设计中，除非有特殊要求，一般都不采取这两种方式。

    4.1.3 选取适当的腐蚀裕量

    这是91视频看看簧色目前在设备设计中采用得多的一种方式。普通低碳钢在不同浓度H2S水溶液中的腐蚀速率是不同的。H2S水溶液对普通低碳钢的腐蚀速率大致为0.2～0.5mm/a，大不超过0.65mm/a[2]。如果选取的腐蚀裕量为4～6mm，则可保证设备具有一定的预期使用寿命。并且91视频看看簧色可以通过定期的检测来了解设备的实际壁厚，当其不满足强度要求时能及时停止设备的使用，因而不会造成安全事故的发生。

    4.2 针对硫化物应力开裂

    SY/T0599-2006《天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求》规定：在露点和露点以下，含有水和硫化氢的天然气，当91视频黄色网中的硫化氢分压大于或等于0.0003MPa(绝)时，称为酸性天然气。酸性天然气可引起敏感材料的硫化物应力开裂[4]。因此，当设备的设计参数在以上规定范围内时，就必须在设计的选材和技术要求上采取相应的措施来保证设备的安全性。

    4.2.1 合理选材

    所选材料必须符合SY/T0599-2006《天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求》的规定：材料的含镍量必须低于1%，屈服强度应低于360MPa，硬度值必须小于或等于HRC22。钢板应逐张进行超声检测。焊接材料的选配应按焊缝与母材等强度或略高，其它机械性能也基本相同的原则。

    4.2.2 控制应力

    产生应力腐蚀的必要条件之一是要有拉应力存在。拉应力有两个来源：一是由焊接、冷加工及安装时产生的残余应力；二是设备承受外载产生的应力。

    在应力腐蚀开裂事故中，一般以残余应力为主[3]，在残余应力中又以焊接应力为主。因此，在设备的设计、制造和安装中，应尽量使结构具有小的应力集中系数，并使与介质接触的部分具有小的残余应力。残余应力往往是引起SSC的主要原因，焊缝强度过高也将导致对SSC的敏感。因此必须在设备焊接加工完毕后进行消除残余应力的整体热处理(即退火)，并在热处理后对焊缝进行硬度检查，控制焊接接头整个断面的硬度不超过HRC22。

    有资料显示，当设备壳体的总体一次薄膜应力小于0.6σS时，则材料对SSC的敏感性很低，也就是说在这种情况下是不容易发生SSC的。因此，只要在设计中适当降低材料的许用应力是可以达到这一目的的。

    4.2.3 电化学保护

    通过电化学保护使金属离开SSC敏感区，从而抑制SSC。

    4.2.4 涂层

    好的镀层(涂层)可使金属表面和环境隔离开，从而避免产生SSC。

    4.3 针对氢诱发裂纹
 
    降低钢材从环境中吸收氢的含量和提高钢材产生HIC的低极限氢含量是控制设备发生HIC的两个有效的途径。

    净化钢水，降低硫含量和加钙处理，可降低钢中MnS等非金属夹杂物的含量和控制其形态、对提高热轧板的抗HIC能力非常有效。

    涂层可以起到保护钢材表面不受腐蚀或少受腐蚀的作用，从而降低氢原子的来源；涂层还可以阻止氢原子向钢中渗透的作用。

    5 结束语

    针对硫化氢对天然气处理设备的这三种腐蚀形式，通过合理的选材并对原材料进行适当的检测，严格控制其内部存在的缺陷；在设计中采取合理的结构，选取适当的腐蚀裕量；通过对许用应力的合理取值来控制由工作压力所产生的拉应力；采取适合的加工工艺、焊接工艺以及热处理工艺来减小和消除因加工制作和焊接所产生的残余应力。只要采取了适当的措施，是能够保证设备的使用性和安全性的。

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