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双相不锈钢在含硫石油天然气介质的应用分析
更新时间:2012/5/2 10:43:02  游览人次:2654

  双相不锈钢对含硫介质的耐蚀性是一个非常复杂的问题,因为耐蚀性取决于冶金学、环境和应力因素之间的相互影响。在H2S存在时,主要的失效方式是铁素体相的氢应力断裂。低pH和高氯化物含量似乎加速了这一过程。温度的影但响是这样的,随着温度从室温升高到大约100℃(210F),敏感性增加,然后在较高温度时下降。阳极应力腐蚀断裂机理或均匀腐蚀在较高温度下占优势,尤其当氯化物含量高时。从冶金学角度看,如果组织中铁素体所占比例高,则对氢裂化有利,而过多的奥氏体会促使两种形式的断裂发生。冷加工会促使两种断裂的发生,但经常采用一定程度的冷加工来达到较高的强度。除了已提到的环境因素外,粘在金属表面的油能起到抑制作用;一些离子,如海水和人工水中的碳酸氢盐,也提高了PH,产生了苛刻程度低于实验室的介质环境,实验室采用的是无缓冲剂的氯化钠溶液。在实验室试验中,试样加载应力的方式也会得到不同的试验结果,必须从工程适用性的角度加以解释。

  硫化氢的存在增加了油气生产常常涉及的高氯化物水溶液的腐蚀性,二氧化碳的存在或有意添加的酸化剂增大了这些介质的腐蚀性。随着介质苛刻程度的增加,发生点蚀或缝隙腐蚀、应力腐蚀断裂甚至全面腐蚀的可能性增加。在H2S含量相对较低时,所有三种结构类型的标准不锈钢都能提供有效的耐腐蚀性,并且许多已被纳入NACE标准MR0175,“油田装置使用的耐硫化物应力腐蚀断裂的金属材料”。然而,当H2S分压、氯化物浓度、温度以及酸度增加时,有必要采用高性能奥氏体和双相不锈钢以提供有效的耐蚀性。从H2S一促进应力腐蚀断裂的角度看,高性能奥氏体不锈钢一般优于双相不锈钢,而铁素体钢种远远不如前面两种不锈钢。因为许多应用要求高强度,所以中等腐蚀性介质下,双相不锈钢通常是首选,并且它们已被广泛地研究来确定在这些环境下的适用性限制。 

  双相不锈钢在中等腐蚀条件下有优良的性能,但在可可的应用条件下,需要采用高性能奥氏体不锈钢或镍基合金材料。  近年来双相不锈钢不仅已被广泛用于各大石油公司的主要管道系统开发,并且也是海上采油采气输送工程的主要材料。标准双相不锈钢在甜、湿、酸服役环境下表现很好。而普通碳素钢因内部腐蚀率较高,尽管可以采用外加防腐剂来防止外部腐蚀,却不能有效地防止内部腐蚀。不仅如此,在50℃以上的环境温度下,还可能会导致应力腐蚀裂纹(SCC),所以双相不锈钢也就逐步取代了300系列不锈钢。 

  随着H,S在输送油气中的浓度增加,同时伴随着输气温度、压力及管道温度的增加,超级双相不锈钢开始用于管道系统、阀门、热交换器、压力容器油气用设备当中。当石油工业逐渐转向高温、高压工程时,超级双相不锈钢将会更多地被采用。一般的管道处理系统,将会采用200~1 000 t超级双相不锈钢。此外,超级双相不锈钢还可用于低压输送系统、海底输送管道。但由于双相不锈钢价格较高,其产品的推广受到影响。

双相不锈钢的优点:
1.屈服强度比普遍阿斯特不锈钢高1倍多,且有良好成型塑韧性,相同设计应力下可减少壁厚30%~50%;
2.具有优异的耐应力腐蚀能力,在含氯离子环境中,它可解决奥氏体不锈钢难以解决的突出问题;
3.最普遍使用的2205双相不锈钢耐蚀性优于316L奥氏体不锈钢,超级双相不锈钢在醋酸、甲酸等介质中可取代高合金奥氏体不锈钢;
4.良好的耐局部腐蚀、耐磨损腐蚀和腐蚀疲劳抗力,优于合金含量相当的奥氏体不锈钢;
5.线膨胀数低,与碳钢接近,适合与碳钢连接或复合。

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