1、范圍

本文件規定了在油氣開采及天然氣處理廠含硫化氫(H2S)環境中設備用耐蝕合金(CRA)和其他合金抗開裂材料選擇及評定的要求和做法。

本文件適用于按荷載控制設計方法設計和制造設備用抗開裂材料的選擇和評定。

注1：開裂包括硫化物應力開裂(SSC)，應力腐蝕開裂(SCC)及電偶致氫應力開裂(GHSC)，不包括均勻腐蝕、局部腐蝕和腐蝕疲勞。

注2：按照本文件選擇的耐蝕合金和其他合金，在油氣開采中符合本文件規定的含硫化氫環境里是抗開裂的，但并不是在所有的使用環境下都可避免開裂。

2、影響抗開裂性能的因素

耐蝕合金和其他合金在含硫化氫環境中的開裂行為包括下列影響因素：

——材料的化學成分、強度、熱處理、微組織、制造方法和材料的最終狀態；

——硫化氫分壓或其在水相中的當量溶解度；

——水相中的酸度(原位pH)；

——氯離子或其他鹵素離子濃度；

——氧、硫或其他氧化劑；

——暴露溫度；

——材料在使用環境中的抗點蝕性能；

——電偶作用；

——總拉伸應力(外加應力加殘余應力);

——暴露時間。

當使用本文件來選擇含硫化氫環境中油氣開采系統的材料時，應注意這些因素的影響。

3、抗SSC、SCC和GHSC的耐蝕合金和其他合金的評定和選擇

3.1通則

應按照預期使用環境選擇抗SSC、SCC和(或)GHSC的耐蝕合金和其他合金。

抗開裂的耐蝕合金或其他合金在本文件界定的環境限制范圍使用。這些限制取決于材料組別或單一合金的特點。

為評定和(或)選擇耐蝕合金和其他合金,宜要求設備購買方向設備供應商提供設備使用條件的相關資料,包括但不限于下列內容：

——正常生產時的工況環境；

——完井作業時的入井液體，如壓裂液、酸化液、射孔液等；

——與管材長期接觸的液體，如環空保護液等；

——用于解決井筒和地面系統結垢、結蠟、硫沉積、水合物等問題時的藥劑和液體。

適用于本文件的設備清單見表1。

在確定含硫化氫環境的苛刻程度時,還應涉及在生產系統異常或停工等期間可能出現的暴露條件。該暴露條件包括未緩沖的低pH冷凝水。附錄B表格中給出的限制是針對生產環境的,不包括化學劑注入或返排過程中發生的能降低原位pH的情況。材料服役環境發生變化時應重新進行評估。

注:生產環境指的是正常開采產生的未受暫時或者持續改變原位pH的化學物質影響的流體。用于增產和除垢的化學品返排會暫時顯著降低pH，一些連續注入的化學品,如垢劑可能持續降低pH。

耐蝕合金和其他合金應按照附錄B或附錄C進行的合格的實驗室試驗評定進行選擇，也可采用基于現場成功使用經驗進行評定。這些評定應符合GB/T20972.1的規定。

用于比附錄B給出的環境限制更苛刻的操作條件下的耐蝕合金或其他合金,能通過試驗進行評定。對于不同于附錄B所給出的冶金狀態(更高的強度，不同的熱處理狀態等)下使用的耐蝕合金或其他合金,同樣也能通過試驗進行評定。

按附錄C進行的評定報告文件應符合GB/T20972.1的規定。用戶應按C.2.2的規定要求核實材料選擇評定。

3.2母材的硬度

母材的硬度測試應代表被測耐蝕合金或其他合金的真實硬度。如果鄰近位置的多個讀數的平均值未超過本文件規定的允許值,同時單個讀數不大于規定硬度值2HRC,則可考慮允許單個讀數大于本文件的規定。該要求同樣應適用于本文件規定的或制造規范中參照的其他硬度測試方法。

對于材料的其他標尺的硬度讀數轉換,使用者可采用所需要的轉換表。注:GB/T20972中沒有規定母材硬度試驗的數量和位置。

3.3焊縫的抗開裂性能

3.3.1通則

耐蝕合金和其他合金在焊接時發生的冶金變化會影響材料的SSC.    SCC和(或)GHSC敏感性。焊接接頭可能比其相連母材更容易開裂。

用戶可采用焊件的開裂敏感性作為生產系統安全服役的環境限制條件的主控因素。為獲得滿足要求的抗開裂性能,宜按照成功的實踐經驗選擇焊接工藝和焊接材料。應提供WPS和PQR供用戶檢查。

在與建議使用環境至少同樣苛刻的條件中,為保證材料具有合格的抗開裂性能,提供的PQR文件應至少包括下列要求之一:

--符合附錄B對具體材料類別的要求和建議(見6.2.2.2和6.2.2.3);

按照附錄C進行焊縫抗開裂評定試驗;

提供現場實踐的證明文件。現場實踐證明文件參照GB/T20972.1中對母材的規定。

附錄B中給出的要求和建議可能不適合設備和部件制造中母材和焊接金屬的所有組合。用戶可要求提供成功通過抗裂試驗的證據作為焊接工藝的評定的一部分,以確保焊件在應用時具備足夠的抗SSC.SCC和GHSC性能。