1、范围

本文件规定了在油气开采及天然气处理厂含硫化氢(H,S)环境中碳钢和低合金钢材料的选择、评定和使用要求，以及铸铁的使用要求。

本文件适用于按荷载控制的设计方法进行设计和制造的设备用抗开裂材料的选择、评定和使用。注：开裂包括硫化物应力开裂(SSC)、应力导向氢致开裂(SOHIC),软区开裂(SZC)、氢致开裂(HIC)和阶梯开裂(SWC),不包括均匀腐蚀、局部腐蚀或疲劳腐蚀造成的材料损失。

2、影响抗开裂性能的因素

碳钢和低合金钢在含硫化氢环境中的开裂行为包括以下影响因素：

——化学成分、制造工艺、成形方式、强度、材料的硬度和局部变化的程度、冷加工量、热处理状态、材料显微组织、显微组织的均匀性、晶粒大小和材料的纯净度；

——硫化氢分压或在水相中的当量溶解度；

——水相中的CI浓度；

——水相中的酸度(原位pH)；

——硫或其他氧化剂;

——暴露于非生产流体中；

——暴露温度；

——总拉伸应力(外加应力加残余应力)；

——暴露时间；

当使用本文件来选择含硫化氢环境中油气开采系统的材料时，应注意这些因素的影响。

3、按酸性环境严重程度区域或特定酸性环境选择钢材(方法2)

3.1 硫化物应力开裂(SSC)

方法 2允许按酸性环境严重程度区域或特定酸性环境进行抗SSC材料评价和选择。

对特定材料,按方法2确定的特定酸性环境条件和冶金要求,或按方法2确定的酸性环境严重程度区域环境限制条件和冶金要求，均可代替C.2列出的该材料应用限制条件。

使用方法2时，宜考虑原位pH和硫化氢分压及其随时间的变化(见GB/T 20972.1)。

方法2使得购买大宗材料更为方便,例如OCTG或管线钢管。使用在附录C中未说明或未列出的材料产生的经济效益可能大于额外评定及其他费用。用于其他设备的钢材也可以进行评定。在某些情况下，供应商和用户需要商定有关试验和验收要求，相关协议应形成书面文件。

方法2也能用于暴露于比设计预期环境更苛刻的现有碳钢或低合金钢设备的适用性评价。

3.2 SSC环境严重程度区域

对于碳钢和低合金钢的SSC,GB/T 20972.1定义的酸性环境严重程度应按图1评定。在确定硫化氢环境的严重程度时,宜考虑异常工况或停工时暴露于未缓冲的低pH凝析水相的可能性,或暴露于增产用酸液和(或)酸化返排液的可能性。

4、碳钢和低合金钢抗HIC 和 SWC的评价

当评价用于酸性环境(包括微量硫化氢环境)的压延轧制碳钢和低合金钢板、钢带时,用户宜考虑 HIC/SWC并进行HIC或SWC的试验。无缝钢管用于有潜在的失效后果的场合时,可评价其抗HIC或SWC性能。评价抗HIC和SWC的试验方法和验收准则按照附录D执行。

HIC/SWC发生的可能性受钢材化学成分和制造工艺影响。钢材中的硫含量尤为重要。对于轧制钢板和钢带,可接受的最大硫含量为0.003%;对于无缝产品,可接受的最大硫含量为0.01%。对于铸件和硫含量小于0.025%的常用锻件,一般认为对HIC 或SOHIC不敏感。

注：服役环境中有铁锈、硫或氧,特别是有氯化物同时存在时,增加了破坏的可能性。