SYT 0599-1997 天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求.pdf
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1、I C S 7 5.1 8 0.0 1;7 7.0 4 0.9 9E 1 0备案号:1 1 4 2-1 9 9 8中华人民共和国石油天然气行业标准S Y/T 0 5 9 9-通9 9 7天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求S u l f i d e s t r e s s c r a c k i n g r e s i s t a n t m e t a l li c m a t e r i a l r e q u i r e m e n t s f o r g a s s u r f a c e e q u i p m e n t1 9 9 7-1 2-3 1 发布1 9 9 8-0
2、7-0 1 实施中国石油天然气总公司发 布S Y/T 0 5 9 9-1 9 9 7目次前官 “”“”“”“”“”.”“,一,“,.”“”W1 范困“”“,”.”“.”“”,.“”“”.”二“二 12 33 1 用标准 一“.13定义”,”.”.“.“一”.“,.”“.“二”“”.”二14 总则”“”“”“二”“”“25 材料”,”“,”,“”“”“”,46 制造 “.“”“.”。”“”一“”,“二 57 天 然 气 地 面 设 施 部 分用 材 料要 求.”.“.一”二”.“,5附录A(标准的附录)用于酸性环境的金属材料 ”“”“一7化工资料网 行业标准免费下载S Y/T 0 5 9 9-1
3、 9 9 7前言 本标准的首版 S YJ 1 2-8 5 是在总结多年来防止湿含硫化氢夭然气硫化物应力开裂的科研与生产实践经验.并参考了美国腐蚀工程师协会(NA C E)标准 MR 0 1 7 5 油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料的 基础上制定的。自 发布后十多 年来,基本上能 满足我国石油工业的 要求.本次修定是按 G B/T 1.1-1 9 9 3 标准化工作导则 第1 单元:标准的起草与表述规则 第1部分:标准编写的基本规定的规定对 S Y J 1 2-8 5 的内容及编写格式进行了修订.内容上主要增加了 引用标准”和“定义”两章和附录A中 表A 3 用于酸性环境的管材。本标准中 提
4、供的用 于酸 性环境中的金属材料均按相关标准的修定情况进行了调整修改。本标准自生效之日起,同时代替 S Y J 1 2-8 5.本标准附录A是标准的附录。本 标准由中国石油天然气总公司 规划设计 总院 提出并归口。本标准起草单位二中国石油天然气总公司四川设计院,本标准起草人林雪梅 本标准委托中国石油天然气总公司四川设计院负责解释.本标准首次发布时间:1 9 8 5年 1 1 月2 8日.中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0 5 9 9-1 9 9 7 代替S YJ 1 2-8 5天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求S u l f id e s t res s c r a c k
5、i n g r e s i s t a n t m e t a l l i c m a t e r i a l r e q u i r e m e n t s f o r g a s s u r f a c e e q u i p m e n t1 范围 本标准规定了含硫化氢油气田地面设施用金属材料抗硫化物应力开裂的要求。本标准适用于与含硫化氢介质接触的地面设施。如井场、集气站、净化厂的工艺设备和采集气管线等.2 引用标准 下列 标准所包含的 条文,通过在本标准中引用而 构成为本标准的条文。本标准出 版时,所示版本均为有效.所有标准都会 被修 订,使 用本 标准的各方应 探讨使用下列标准最新版
6、本的 可能 性。GB/T 2 3 0-1 9 9 1 金属洛氏硬度试验方法 GB/T 2 3 1-1 9 8 4 金属布氏硬度试验方法 GB/T 1 1 7 2-1 9 7 4 黑色金属硬度及强度换算值 G B 3 0 8 7-1 9 8 2 低中 压锅炉用 无缝钢 管 GB/T 4 3 4 0-1 9 8 4 金属维氏硬度试验方法 GB 5 3 1 0-1 9 9 5 高压锅炉用无缝钢管 GB 6 4 7 9-1 9 8 6 化肥设备用高压无缝钢管 GB/T 8 1 6 3-1 9 8 7 输送流体用无缝钢管 G B/T 1 2 2 2 9-1 9 8 9 通用阀门 碳素钢铸件技术条件3 定
7、义 本标准采用下列定义3.1硫 化物 应力 开 裂 s u l f id e s t r e s s c r a c k in g 金属材料在拉伸应力与含有水及H,S 介质腐蚀的共同作用下,产生的 脆性开裂现象称为 硫化物应 力开裂.硫化 物应力开裂与在硫化物腐蚀过程中,在金属表面生成的 氢原子渗人金属内导致金属氢脆有关.硫化物应力开裂易发生于高强度钢或焊缝高硬度区.3.2 鼓泡开裂 b l i s t e r c r a c k i n g 由于金属中超高的氢内压,使金属在表皮下形成平面型的孔穴群称为氢鼓包。这种平面型氢鼓泡.时常也被称为 鼓泡开 裂。对于低强度金属,随着靠近其表皮鼓泡的 长
8、大,使金属表面出现鼓包。金属中氢鼓泡与在硫化物腐蚀过程中,在金属表面生成氢原子的吸附和扩散有关.金属中氢鼓泡的形成是由于聚集在金属内某些部位氢原子结合成氢分子的结果.典型的形成氢鼓泡的部位是粗大非金属夹杂物、夹层或金属中存在的其他不连续结构。本标准定义的氢鼓泡不同于伴随高温氢病蚀产生的白点、鼓泡和开裂。3.3 阶梯型开裂 s t e p w is e c r a c k i n g中国石油夭然气总公司1 9 9 7-1 2-3 1 批准1 9 9 8-0 7-0 1实施1化工资料网 行业标准免费下载 SY/T 0 5 9 9-1 9 9 7 在金 属中,其表皮下各相邻平面上的 氢鼓泡(鼓泡裂纹
9、)联合组成阶梯状分布的内 裂纹称为氢诱发 裂 纹(h y d r o g e n I n d u c e d c r a c k i n g)。这种 成 阶 梯状 分 布 的 氢 诱发 裂 纹,以 其 外 观的 特 征,时 常 被称为阶梯型开裂。氢诱发裂纹的生成不需任何外加应力.钢中这些内 裂纹(鼓泡裂纹)将按氢内 压导致的穿晶塑性剪 切机制,朝着与其他裂纹连接的 趋势扩展。氢诱发裂纹易出 现在钢中粗大的平面型夹杂物聚集区或由于合金元素偏析生成的异常显微组织区。3.4 氢损伤 h y d r o g e n d a m a g e 硫化物腐蚀过程中,在金属表面生成的 氢原 子进人金属后。使金属
10、材料塑性及韧性下降,易于发生脆性开裂的损坏现象称为氢损伤.4 总则4.1 为了防止含硫化氢油气对油气田 地面设施产生硫化物应力开裂破坏.确保油气田 地面设施的 安全运行,本标准对抗硫化物应力开裂金属材料提出要求4.2 本标准是对油气田 地面设施用的 金属材 料由 硫化氮导致硫化物应力开裂的最低要 求。本标准不包括硫化氢弓 起的其 他类型的 腐蚀与破坏.但恶劣的 腐蚀环境可能导 致非硫化物应力开裂机理的破坏。例如,由于和硫化氢一般腐蚀相联系的氮损伤所产生的“鼓泡开裂”或“阶梯型开裂”使某些用于管线和容器的低强钢失效。因此在设备的设计和操作中应根据具体情况选择适当的材料或采用缓蚀剂等其他措施加以控
11、制。4.3 凡暴露于4.4 规定的酸性环境中的金属材料均必须满足本标准规定,否则就可能导致硫化物应力开裂破坏.硫化物应力开裂主要表现为:1)使设备在继续承压时,恢复不到正常运转状态;2)破坏承压系统的完整性;3)使设备丧失基本功能。4.4 符合下列条件的系统为酸性环境。a)酸性夭然气系统:含有水和硫化氢的天然气,当气体总压大于或等于0 A MP a(绝)。气体中的硫化氢分压大于或等于。.0 0 0 3 MP a(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天然气中 硫化氢气体分压等于天然气中硫化氢气体的体积百分率与天然气总压的 乘积。是否为酸性天然气可按图 1 进行划分。b
12、)酸性天然气一 浦由 系统:含 有 水和 硫化 氢 的 天 然 气 一 袖系 统.当 天 然 气 与 油 之比 大 于1 0 0 0 耐八 时,能 否 引 起 硫 化 物 应力开 裂 应 按 本 条a)款 规定的 条件 划 分;当 天 然 气 与油 之 比 等 于 或 小于1 0 0 0 m /t 时。能 否 引 起 硫 化 物应力开裂应按图2进行划分,即系统总压大于 1.8 MP a(绝),天然气中硫化氢分压大于。.0 0 0 3 MP a(绝);或天然气中硫化氢分压大于0.0 7 MP a(绝);或天然气中硫化氢体积含量大于 1 5%时,可引起敏感材料的硫化物应力开裂.4.5 含硫化氢油气
13、田地面设施的硫化物应力开裂可根据具体情况采用下述一种或多种措施进行控制.a)采用本 标准推荐的 金属材料与工艺;b)控制腐蚀环境;c)把金属部件与酸性环境隔离开。4.6 本标准中 提供的金属材料之所以 被接受,是基于它们在实际现场应用中,或在硫化物应力开裂试验中,或同时在这两种情况下所表现的抗硫化物应力开裂性能。4.7 本标准提供的是用于酸性环境的材料与工艺。因此不能理解为凡符合本标准材料要求的产品,在所有条件下均能抗酸性环境所造成的硫化物应力开裂。不适当的设计、制造、安装或搬运,都能引 2 SY/T 0 5 9 9-19 9 7起材料从抗硫化物应力开裂而变得对硫化物应力开裂敏感。H,S,g/
14、m 0.023 0.23国瑞粼.1.i l l口、J1口 I r 口 一r,了 esT nn rr,1 1 11 作几 一-巨二)1 1 1 1 洲升门 下I Ir 门 一】t o 一r!l 甘 下-【二 二II I 卜!可兀 r 一 下 r 一 甘 口 一口圳口曝卫厂 川 厂 m 门匡 事 藕 疹彝 翁0粼 胃牵 目舀浦 胃目厂 一!I II I I I!I I I尸V 若 夕,1 1 1 1 陌门卯嘿卜 州门仁二 I I工,1 T I 口,咫匆 川 门 T ARR 区门口 口 川山 口日 冈 一 而门日侄 奎幽毛 睡 彗荆奎 翔料 润 瑞粉,t t E 0.4 M P a(I9)三曰 州什
15、料升 压=刁 斗洲+阴阵 曰升十附下月十 洲十 州仁月弃巨二 I 11 1I I I I I I 一.曰 口 一 l ee 一州 曰仁二!I I 压 二 门 I I II 一日 下州 川 日门 一门se口 一 川 曰 川仕 口日 曰 1 川 习貌己芝,.田呻0.000 0.001天然 气中 H,S的体 积百分 数天然气体积是在O C,0.1 0 1 3 2 5 MP a状态下 图 1 酸性天然气系统H,S,a/m胃荆粼.一14.1.11 一汀、r专.).11 气,1 1I I.I.川 日1I.lll l J一 1一下一工 二广一1 1f 1 1 冷针 什】丽 一 I 1 1 111 一r口m
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