一种沿海大气环境炼化管道用钢及其腐蚀评价方法技术

本发明专利技术涉及炼化管道用钢技术领域，尤其涉及一种沿海大气环境炼化管道用钢及其腐蚀评价方法。由如下重量百分含量的化学成分组成：C 0.02％～0.06％、Si 0.10％～0.30％、Mn 0.40％～0.90％、P≤0.008％、S≤0.002％、Ni 1.0％～1.5％、Cu 0.40～0.80％、Ce 0.010％～0.015％、Alt 0.50％～1.00％，其中Mn+Cu＝1.00％

【技术实现步骤摘要】
一种沿海大气环境炼化管道用钢及其腐蚀评价方法


[0001]本专利技术涉及炼化管道用钢
，尤其涉及一种沿海大气环境炼化管道用钢及其腐蚀评价方法。

技术介绍

[0002]石油作为“现代工业的血液”是不可或缺的战略资源，随着全球经济的发展和区域不稳定因素的加剧，石油、天然气等能源危机日益凸显。我国作为石油能源消耗大国，原油对外依存度超过70％，而且随着国内炼油能力的不断增强，原油的对外依存度或将持续升高。近年来为了提高战略能源的储备和国家能源安全，我国在沿海地区已建或计划建设一批年产能超过千万级的大型炼化基地，充分发挥炼油和化工上下游行业的高效协同作用。
[0003]在沿海地区建设炼化基地有利原油的海上进口、化工产品的外销以及运行安全。但沿海地区的高湿、高盐环境对石油炼化装备存在着潜在腐蚀风险，特别是连接各种装置的工艺管道，例如，年产能千万吨以上的炼化厂管道总长度达到几十公里，在生产中接触各种油化介质。管道内壁处于含硫化物(原油中)和含氯(有机化合物的助剂中)腐蚀环境，内壁主要发生氢致开裂和应力腐蚀，诱发腐蚀失效；外壁处于沿海大气腐蚀环境，外壁主要发生全面腐蚀。炼化管道内壁和外壁的腐蚀对管道的安全运营提出了极大考验，一直以来管道腐蚀泄漏发生的安全事故比比皆是，对炼化厂的安全经济运行构成了严重的威胁。
[0004]公开的专利技术专利“用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的实验装置及方法”(公开号CN105866018B)，从公开内容看，是一种评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的装置，通过装置中的测试探头实现在高流速冲刷条件下平均腐蚀速率和局部点蚀速率的测量；电化学探头实现管材试样电化学信息的获取；剪切应力探头实现力学因素对腐蚀的影响信息获取。该方法主要是专利技术一种试验装置，运用监测探头，以及开展模拟腐蚀试验来获取数据信息。但是该专利涉及的腐蚀类型是冲刷腐蚀，与炼化管道普遍涉及的氢致开裂和应力腐蚀不同，也未能提供一种管道用钢腐蚀性能的评价方法，不能为选材提供适用性参考。
[0005]公开的专利技术专利“交变载荷和腐蚀介质共同作用下的注采管柱腐蚀评价方法”(公开号CN105092457B)，从公开内容看，通过基础参数收集、提取轴向载荷谱、设计试验对比方案、通过模拟交变载荷和腐蚀介质共同作用环境，最后进行实验并进行结果分析，研究交变载荷和腐蚀介质共同作用对注采管柱的影响，评价优选注采管柱材质。该方法主要提供一种注采管交变载荷和腐蚀介质共同作用下的腐蚀评价实验方法。但是该专利涉及的腐蚀类型是交变载荷作用下的腐蚀，与炼化管道内壁普遍涉及的氢致开裂和应力腐蚀以及外壁涉及的全面腐蚀不同，另外，上述专利未能提供一种管道用钢的评价方法和评价指标，不能为选材提供参考。
[0006]公开的专利技术专利“一种低合金结构钢大气环境应力腐蚀敏感性快速评价方法”(公开号CN110823690A)，从公开内容看，是一种室内加速试验，采用模拟或加速溶液进行动电位极化测试，通过加载应力和未加载应力的腐蚀电流密度比较，根据等级表判断材料的应力腐蚀敏感性。该方法主要提供一种快速评价大气环境中低合金结构钢的应力腐蚀敏感
性。但是该专利涉及的腐蚀环境是大气环境中的结构钢应力腐蚀，与炼化管道处于内外不同腐蚀环境共同作用的情况不同。输送物质的性质决定了炼化管道所处的腐蚀环境更加严苛、更加复杂，且对炼化管道安全运行的要求也更高。另外，上述专利未能评价低合金结构钢环境适用性。
[0007]现有的金属材料及其腐蚀评价方法，腐蚀环境单一、耐蚀性能没有严格的要求，无法适用于沿海工业大气和高、低温油化品中腐蚀成分的双重介质腐蚀，且不能提供评价指标，不能为选材提供参考。

技术实现思路

[0008]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种沿海大气环境炼化管道用钢及其腐蚀评价方法，所述钢适用于沿海工业大气和内部工业介质双面腐蚀，满足临海的石油炼化工厂对管道安全长周期服役的要求；所述腐蚀评价方法适用于沿海工业大气和高、低温油化品中腐蚀成分的双重介质腐蚀，能够提供评价指标，能够为选材提供参考。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]一种沿海大气环境炼化管道用钢，由如下重量百分含量的化学成分组成：
[0011]C 0.02％～0.06％、Si 0.10％～0.30％、Mn 0.40％～0.90％、P≤0.008％、S≤0.002％、Ni1.0％～1.5％、Cu 0.40％～0.80％、Ce 0.010％～0.015％、Alt 0.50％～1.00％，其中Mn+Cu＝1.00％
‑
1.60％，余量为Fe及不可避免夹杂。
[0012]一种沿海大气环境炼化管道用钢的腐蚀评价方法，具体如下：
[0013]1)确定内外壁腐蚀环境条件和实验参数；
[0014]①
炼化管道钢内壁环境模拟含硫化物和Cl
‑
的高、低温油化品腐蚀环境；
[0015]模拟腐蚀溶液组分包括0.05％～2％HCl，100
×
10
‑6～2000
×
10
‑6H2S浓度；模拟溶液中H2S浓度是通过向目标浓度HCl溶液中加入Na2S反应生成H2S获得，采用滴定法确定模拟溶液中的H2S浓度；
[0016]将模拟溶液通入反应釜中，在保证与服役环境相同温度和压力的基础上调整所述溶液的pH范围为3.0～6.0；
[0017]模拟炼化管道低温服役温度T≤240℃；高温服役240℃＜T≤425℃；
[0018]实验总压0.1～4MPa；
[0019]氢致开裂试验时间为72h以上；应力腐蚀试验为720h以上；
[0020]②
炼化管道钢外壁模拟沿海工业大气腐蚀环境；
[0021]模拟腐蚀溶液组分包括0.05％～0.5％NaCl和0.l％～1.0％NaHSO3，实验时间240h。
[0022]上述内外壁腐蚀环境选择符合所述的沿海大气环境炼化管道用钢服役环境。
[0023]2)在模拟腐蚀溶液环境中依据GBT 8650
‑
2006方法进行氢致开裂试验；依据GBT4157
‑
2017方法进行应力腐蚀试验；TB/T2375
‑
93方法进行周浸试验。
[0024]3)确定腐蚀评价边界条件，秉持局部腐蚀优先兼顾全面腐蚀的原则，建立腐蚀速率评价体系和应力腐蚀边界体系；利用建立的环境腐蚀评价体系评估炼化管道钢的氢致开裂敏感性、硫化物应力腐蚀敏感性和全面腐蚀性能，判断材料是否适用于服役环境。
[0025]4)依据指标评价炼化管道钢的适用性；
[0026]评价指标：
[0027]①
腐蚀速率小于2.0mm/a，无氢致开裂和应力腐蚀，认定炼化管道钢适用于该内外壁腐蚀环境；
[0028]②
腐蚀速率大于2.0mm/a，无氢致开裂和应力腐蚀，认定炼化管道钢不适用于该内外壁腐蚀环境；
[0029]③...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沿海大气环境炼化管道用钢，其特征在于，由如下重量百分含量的化学成分组成：C 0.02％～0.06％、Si 0.10％～0.30％、Mn 0.40％～0.90％、P≤0.008％、S≤0.002％、Ni 1.0％～1.5％、Cu 0.40％～0.80％、Ce 0.010％～0.015％、Alt 0.50％～1.00％，其中Mn+Cu＝1.00％
‑
1.60％，余量为Fe及不可避免夹杂。2.一种权利要求1所述沿海大气环境炼化管道用钢的腐蚀评价方法，其特征在于，具体如下：1)确定内外壁腐蚀环境条件和实验参数；炼化管道钢内壁环境模拟含硫化物和Cl
‑
的高、低温油化品腐蚀环境，炼化管道钢外壁模拟沿海工业大气腐蚀环境；2)在模拟腐蚀溶液环境中依据GBT 8650
‑
2006方法进行氢致开裂试验；依据GBT4157
‑
2017方法进行应力腐蚀试验；TB/T2375
‑
93方法进行周浸试验；3)确定腐蚀评价边界条件，建立腐蚀评价体系和应力腐蚀体系；4)依据指标评价炼化管道钢的适用性。3.根据权利要求2所述的一种沿海大气环境炼化管道用钢的腐蚀评价方法，其特征在于，所述1)
①
炼化管道钢内壁环境模拟含硫化物和Cl
‑
的高、低温油化品腐蚀环境；模拟腐蚀溶液组分包括0.05％～2％HCl，100
×
10
‑6～2000
×...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾芳芳，陈义庆，王储，钟彬，高鹏，李琳，伞宏宇，苏显栋，田秀梅，沙楷智，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：