Растрескивание под действием напряжений в сульфидной среде (SSC) — это тип растрескивания металла, связанный с коррозией и растягивающими напряжениями (остаточным и/или приложенным) в присутствии воды и сероводорода (H₂S).
Механизм сульфидного растрескивания под напряжением (SSC)
SSC — это форма водородного растрескивания под напряжением (HSC), связанного с охрупчиванием металла, вызванным атомарным водородом, образующимся на поверхности металла из-за кислотной коррозии. В присутствии сульфидов усиливается абсорбция водорода. Атомарный водород может диффундировать в металл, снижая его прочность и увеличивая чувствительность к растрескиванию. Высокопрочные металлы и более твердые сварные швы более восприимчивы к SSC.
Опасности сульфидного растрескивания под напряжением (SSC)
SSC является распространенным видом разрушения материалов в нефтегазовой промышленности, а также в некоторых химических средах и может существенно повлиять на безопасность оборудования и стабильность его работы.
Например, исследования показали, что после трех лет использования во влажной среде Среда H₂S, трещины, возникающие на внутренней поверхности клапана были обнаружены в поперечном сечении корпуса клапана управления потоком устья скважины A216-WCC с явными признаками коррозионного повреждения стали.
SSC представляет серьезную угрозу для безопасности эксплуатации промышленного оборудования, эффективности производства, а также безопасности окружающей среды и персонала. Поэтому необходимо принимать эффективные меры при проектировании, выборе материалов, эксплуатации и обслуживании для предотвращения и смягчения его опасностей.
Факторы влияния
Сульфидное растрескивание под напряжением (SSC) — это явление коррозии под напряжением, вызванное взаимодействием сероводорода (H₂S) и металлических материалов. Его возникновение зависит от нескольких факторов, включая коррозионную среду (особенно присутствие H₂S), хрупкость металла и факторы напряжения. Высокие температуры, высокие давления, сварные соединения и высокопрочные материалы могут усугубить риск SSC.
Некоторые металлические материалы, такие как высокопрочные стали, нержавеющие стали и низколегированные стали, становятся особенно уязвимыми в сероводородных средах. Границы зерен и другие микроструктурные особенности этих материалов делают их более восприимчивыми к проникновению атомов водорода, что приводит к водородной хрупкости и распространению трещин. Высокопрочные материалы, сварные соединения и материалы с неполной термической обработкой особенно подвержены SSC.
| Металлический материал | Чувствительность SSC | Причина/Объяснение |
| Углеродистая сталь и низколегированная сталь | Высокий | Углеродистая сталь и низколегированная сталь очень восприимчивы к SSC в среде H₂S, особенно в условиях высоких напряжений. Они имеют плохую коррозионную стойкость, что облегчает распространение трещин. |
| Нержавеющая сталь (например, 304, 316) | Умеренный | Аустенитные нержавеющие стали умеренно чувствительны к SSC в средах H₂S, особенно при локальной коррозии. Такие марки, как 316L, могут улучшить сопротивление за счет увеличения содержания легирующих элементов. |
| Низколегированная высокопрочная сталь | Высокий | Высокая прочность и твердость повышают чувствительность к SSC, особенно при высоких концентрациях H₂S. |
| Высоколегированные стали (например, инконель, хастеллой) | Низкий | Высоколегированные стали обладают превосходной коррозионной стойкостью и стойкостью к водородному охрупчиванию, что делает их пригодными для сред с содержанием H₂S и низкой чувствительностью к сульфидному растрескиванию под действием водорода. |
| Титан и титановые сплавы | Низкий | Титан образует защитную оксидную пленку в средах H₂S, обеспечивая отличную коррозионную стойкость и высокую устойчивость к сульфидному растрескиванию под действием напряжений (СРН). |
Профилактические меры
Выберите подходящие материалы: Используйте материалы, устойчивые к сероводородной коррозии (например, низколегированные стали или нержавеющие стали), или применяйте специальную обработку поверхности для повышения устойчивости к SSC.
Уменьшите стресс: Минимизируйте остаточные напряжения и внешние напряжения в процессе проектирования и производства, чтобы избежать зон концентрации напряжений.
Контроль концентрации сероводорода: Снизить концентрацию сероводорода в производственных помещениях и внедрить эффективные меры контроля загазованности.
Используйте термическую обработку или защитные покрытия: Повысьте прочность материала и его устойчивость к SSC путем термической обработки или нанесения покрытий и защитных слоев для минимизации воздействия сероводорода.
Сульфидное растрескивание под напряжением (SSC) против коррозионного растрескивания под напряжением (SCC)
В то время как SSC и SCC предполагают растрескивание под воздействием растягивающего напряжения и коррозионной среды, SSC является более специфическим подвидом SCC, который происходит в основном в средах H₂S, где водородная хрупкость играет важную роль. SCC, с другой стороны, является более широким явлением, которое может быть вызвано различными коррозионными агентами в различных материалах и средах. Предотвращение обоих типов растрескивания требует тщательного рассмотрения выбора материала, управления напряжением и факторов окружающей среды.
Краткое содержание
Сульфидное растрескивание под напряжением (SSC) — это явление хрупкого разрушения, вызванное сероводородом в серосодержащих средах, которое серьезно влияет на эксплуатационные характеристики металлических материалов при высокой прочности и жестких условиях. Понимание механизма и факторов влияния SSC, а также принятие соответствующих профилактических мер имеют важное значение для обеспечения безопасности оборудования, продления срока службы и предотвращения простоев производства.
RU 
EN 
DE 
FA 
ID