Liema Limitu Massimu Permissibbli tal-Ksur tal-Korrużjoni tal-Istress tas-Sulfide Jagħmel 316 Esibizzjoni tal-Għat tal-Heater tal-Azzar Stainless f'NACE TM0177 Soluzzjoni A f'24 grad u 80 grad

Dipendenza tat-Temperatura ta 'Suxxettibilità SSC ta' Azzar Stainless Awstenitiku

It-temperatura-kontroll tar-riskju ta' qsim tal-korrużjoni tal-istress tas-sulfid (SSC) ta' tubi tat-tisħin elettriċi f'ambjenti ta' servizz qares (ħiters tal-ilma taż-żejt taż-żejt, sistemi ġeotermali, jew ħiters tal-proċess tar-raffineriji) mhuwiex-monotoniku, jiġifieri r-riskju mhuwiex sempliċement funzjoni tat-temperatura. Differenti minn SCC indott mill-klorur li huwa aktar sever biż-żieda fit-temperatura, SSC ta 'azzar inossidabbli awstenitiku bħal 316 għandu suxxettibilità massima f'temperatura ambjentali (20-30 grad), u huwa mnaqqas ħafna f'temperaturi elevati (aktar minn 80 grad) . 316 f'NACE TM0177 Soluzzjoni A (5% wt{1} aċidu saturati NaCl} b'H2S f'1 atm, pH ~ 2.7-3.0) għandu stress limitu għal SSC ta 'madwar 60-70% tal-qawwa tiegħu ta' rendiment f'24 grad. Dan ifisser li l-istress ogħla minn 120-140 MPa (għal 316 ittemprat b'saħħa ta 'rendiment ~ 205 MPa) se jwassal għal qsim f'720 siegħa. Fi 80 grad il-limitu jinbidel 'il fuq biex jilħaq is-saħħa ta' rendiment (qrib 200 MPa) li juri sostanzjalment inqas suxxettibilità SSC. F'dan id-dokument, il-limiti SSC għal 316 għant huma kkwantifikati bħala funzjoni tat-temperatura.

Oriġini tat-Temperatura-Suxxettibilità SSC Dipendenti

Il-qsim tal-korrużjoni tal-istress tas-sulfid iseħħ meta l-idroġenu atomiku li huwa ffurmat mir-reazzjoni tal-korrużjoni (Fe + H2S → FeS + 2H) jinfirex fl-azzar u jfarrak il-mikrostruttura. Għal azzar inossidabbli awstenitiku, bħal 316, id-diffużjoni tal-idroġenu hija bil-mod f'temperatura tal-kamra peress li l-istruttura kubika ċċentrata (FCC) tal-wiċċ tirriżulta f'diffusività baxxa tal-idroġenu (madwar 10-12 sa 10-11 cm2/s f'25 grad kontra 10-6 cm2/s għal azzar ferritiku). Madankollu, ix-xogħol kiesaħ, flimkien ma 'ebusija għolja u densità għolja ta' dislokazzjoni, jista 'jagħmel 316 suxxettibbli. F'temperaturi ogħla (> 60-80 grad) id-diffusività tal-idroġenu tiżdied, iżda t-tolleranza għall-idroġenu tiżdied ukoll minħabba li d-dislokazzjonijiet jistgħu jaqilbu biex ittaffi l-istress lokali. Ukoll ir-rata ta 'korrużjoni tiżdied mat-temperatura li twassal għal aktar produzzjoni ta' idroġenu, iżda r-reazzjoni ta 'rikombinazzjoni ta' idroġenu hija inqas avvelenata minn H 2 S f'temperaturi ogħla. Għalhekk il-konsegwenza netta hija suxxettibilità massima għal SSC bejn 20 u 40 grad u tnaqqis rapidu 'l fuq minn 60 grad.

Limiti SSC kwantifikati f'24 grad u 80 grad

L-ittestjar SSC tat-tagħbija kostanti ta 'l-istainless steel 316 ittemprat, b'ebusija ta' < 200 HV, f'NACE TM0177 Soluzzjoni A, stabbilixxa l-istress tal-limitu li ġej għall-qsim matul il-perjodu normali tat-test ta '720 siegħa.

Temperature (°C) Material Condition Yield Strength (0.2% offset, MPa) Threshold Stress for SSC (MPa, 720h)Threshold Stress as % of Yield SSC Susceptibility Rating 24 Annealed (150-180 HV) 205 120-140 60-70% Moderate 24 Cold-worked (20%, 250-300 HV) 400-500 80-120 (absolute) 20-30% High 24 Hard-drawn (>35% CW, >350 HV) 550-700<50 (absolute) <10%Severe 80Annealed 190 (derated) 170-190 90-100% Low 80 Cold-worked (20%) 350-450 250-350 70-80% Moderate 80 Hard-drawn (>35% CW) 500-650 300-500 60-70% Moderat
L-Interazzjoni Kritika tar-Reżistenza għall-Ebusija-SSC

Ebusija massima ta' 22 HRC (madwar 250 HV) hija permessa għal azzar inossidabbli awstenitiku f'servizz qares skont NACE MR0175/ISO 15156 (l-ispeċifikazzjoni għal materjali f'ambjenti li fihom H₂S-). Dan il-limitu ta 'ebusija jikkorrispondi għal massimu ta' xogħol kiesaħ ta 'madwar 15-20%. It-tabella hawn taħt tipprovdi limitazzjonijiet ta 'ebusija u l-implikazzjonijiet tagħhom fuq SSC f'temperatura tal-kamra.

Ebusija Massima (HRC) Ebusija Massima (HV) Xogħol Biesaħ Ekwivalenti SSC Stress Limitu (MPa, 24 grad, bażi ittemprat)316 Aċċettabbli skont NACE MR0175<15 <180 0-5% (annealed) 140 Yes (with qualification)
15-20 180-230 5-12% 120 Iva (limitat)
20-22 230-250 12-18% 100 Marġinali
22-25 250-280 18-25% 80 Unacceptable 25-30 280-330 25-35% 50 Unacceptable >30 >330 >35% <50 (extremely low) Unacceptable
Rakkomandazzjonijiet Prattiċi għall-Applikazzjonijiet tal-Heater tas-Servizz Qars

Ir-rakkomandazzjonijiet li ġejjin huma bbażati fuq it-temperatura operattiva għal 316 heaters miksija għall-użu fis-servizz H2S (pressjoni parzjali ta 'H2S 'il fuq minn 0.05 psia jew konċentrazzjoni 'l fuq minn 10 ppm f'ilma likwidu).

Temperatura operattiva (grad ) Pressjoni parzjali H2S (psia) Ebusija massima (HRC/HV) Trattament tas-sħana post{1}}forming rakkomandat Liga alternattiva<30 <0.05 22/250 Stress relief 400-450°C 316 acceptable <30 0.05-0.5 20/230 Full solution anneal + stress relief 316L preferred <30 >0.5 18/210 Full solution anneal Duplex 2205 recommended 30-60 Any 22/250No need (reduced susceptibility) 316 acceptable 60-80 Any 25/280316 accept None necessary (low susceptibility) >80 Kwalunkwe Kwalunkwe (l-ebda riskju SSC)316 totalment aċċettabbli Xejn meħtieġ
Dijanjosi tal-Qasam ta' Malfunzjoni tal-SSC

Il-qsim minn SSC f'316 għantijiet tal-heater normalment ikun transgranulari (permezz tal-ħbub) aktar milli intergranulari, ħafna drabi b'fergħat bħal klorur SCC iżda fin-nuqqas ta 'kloruri sostanzjali. Hemm ftit deformazzjoni plastika tal-wiċċ tal-ksur li jista 'jkun ċatt u b'aspetti. L-aktar postijiet probabbli għall-qsim huma -żoni maħduma kiesħa (eż. ir-raġġ ta' barra tal-liwjiet) u temperaturi taħt is-60 grad . Jekk heater jonqos minn sistema ta 'ilma qares inkluż H 2 S, u t-tqassim ikun f'żona liwja jew kiesħa-maħdem u t-temperatura tas-servizz hija ambjentali għal 50 grad, SSC għandu jkun suspettat jekk l-ebusija taqbeż madwar 250 HV, irrispettivament mill-ebusija.

Konklużjoni: Kontroll tar-Riskju SSC permezz tal-Kontroll tat-Temperatura u l-Ebusija

316 stainless steel encased heaters in sour service (H2S-containing environments) have peak vulnerability to SSC at ambient to 40°C, and drops dramatically above 60°C. The threshold stress for SSC in NACE TM0177 Solution A at 24°C is about 60-70% of yield strength (120-140 MPa for annealed 316). At 80C the threshold climbs to near yield strength (170-190 MPa) suggesting substantially lesser danger. For sour service with 316 sheaths, NACE MR0175 requires that the hardness does not exceed 22 HRC (250 HV) when operating below 60°C. Hardness is less important for higher temperature operations (>60 grad ) għalhekk 316 jista 'jintuża b'mod sikur anke f'livelli ogħla ta' xogħol kiesaħ. Dan il-qafas deskritt hawn jippermetti lix-xerrejja li jagħżlu 316 għant reżistenti għall-ikkrekkjar tal-korrużjoni tal-istress tas-sulfid f'kundizzjonijiet qarsa billi jirrelataw it-temperatura, l-ebusija u l-istress tal-limitu SSC.