Сероводородное растрескивание металла сварного шва

Сероводородсодержащий газ транспортировать по некоррозионно-стойким трубам даже в осушенном виде не рекомендуется. Связано это с тем, что даже небольшие отклонения в технологическом режиме, приводят к попаданию в трубопровод незначительного количества влаги, и вызывают в короткий срок сероводородное растрескивание материала труб. Наиболее подвержены этому явлению сварные швы, а точнее зоны сплавления сварных швов, где располагаются максимальные остаточные растягивающие сварочные напряжения и наиболее неблагоприятная структура металла. Соответственно, из двух типов труб бесшовных горячекатаных и сварных большей коррозионной стойкостью обладает первый тип. Бесшовные горячекатаные трубы по своей специфике изготовления обладают меньшей дефектностью по неметаллическим включениям, что оказывает очень благоприятное влияние на их стойкость к водородному растрескиванию. Требования к качеству материала труб в этом случае аналогичны требованиям к качеству материала шлейфовых труб. Наиболее распространен- [c.181]

Известно [27, 30], что ограничение значений твердости металла сварного шва является одним из практических методов снижения склонности сварного соединения к сероводородному растрескиванию. Как следует из [11, 12, 25, 31], на образование трещин в сварном соединении оказывает влияние неоднородность структуры металла, наличие в ней зон, склонных к растрескиванию, уровни действующих и остаточных напряжений. Именно в сварных соединениях локализуется большая часть разрушений металла, связанных с сероводородным растрескиванием. Наиболее негативное влияние оказывает быстрое охлаждение шва с образованием перлитно-бейнитной смеси с мартенситом. Стойкость к сероводородному растрескиванию металла сварного шва меньше, чем основного металла не только из-за наличия остаточных напряжений, но и вследствие присутствия различных дефектов. Для сталей повышенной прочности характерно сероводородное растрескивание по сварному шву и зоне термического влияния. Для сталей обычной прочности избирательное разрушение по шву и зоне термического влияния отмечается лишь при переохлаждении. [c.63]

Помимо общей и язвенной коррозии сварных конструкций сероводород вызывает сероводородное растрескивание и водородное расслоение металла оборудования и трубопроводов. [c.7]

Основное количество повреждений (247) наблюдалось в течение первых шести лет эксплуатации. В 1971-1973 гг. оно непрерывно возрастало. В следующие три года несколько снизилось, но все же находилось на недопустимо высоком уровне. Затем количество повреждений снизилось до минимума и держалось на таком уровне до 1995 г. В последние годы начали поступать сведения об одиночных коррозионных повреждениях трубопровода, причина возникновения которых требует выяснения. Большинство повреждений имело вид нераскрывшихся коррозионных трещин различной длины (20-150 мм) на продольных заводских сварных швах поблизости от кольцевых монтажных швов или непосредственно на них. Известно, что с момента ввода в эксплуатацию по апрель 1972 г. по трубопроводу Оренбург-Заинск транспортировался неингибированный газ с содержанием НгЗ до 2,5% об., который мог вызвать сероводородную коррозию металла, проявляющуюся в разных формах — от общей равномерной коррозии до водородного расслоения и сероводородного растрескивания. [c.62]

Сварные соединения сталей характеризуются повышенной склонностью к сероводородному растрескиванию [56—58]. Это обусловлено высокими внутренними напряжениями в швах и зонах термического влияния. Отрицательное влияние сварных швов особенно резко проявляется у сталей с относительно низким пределом текучести. При отсутствии сварных соединений эти стали вообще не подвергались растрескиванию, однако сварные образцы показали довольно существенное растрескивание (до 70% образцов). Трещины, в основном, образовывались в зонах термического влияния [56]. Понижение скорости охлаждения металла после сварки снижало степень вызываемого сваркой уменьшения стойкости стали к этому виду разрушения [57]. Отмечалось некоторое увеличение стойкости сварных соединений к сероводородному растрескиванию после предварительного нагрева стальных листов перед сваркой до 100—150 °С. [c.54]

Наиболее склонны к сероводородному растрескиванию дефектные зоны сварного стыка. Затем следуют участки металла с крупным и мелким зерном, а также основного металла вне зоны термического влияния. Стойкость к сероводородному растрескиванию снижается пропорционально увеличению содержания неотпущенного мартенсита в зоне сплавления. Отпуск приводит к уменьшению содержания в стали закалочных структур и, тем самым, к снижению ее склонности к сероводородному растрескиванию. [c.63]

Таким образом, отказы трубопроводов и оборудования ОНГКМ в большинстве случаев обусловлены отсутствием эффективного ингибирования в условиях воздействия сероводородсодержащих сред на металлоконструкции из коррозионно нестойких сплавов, содержащих дефекты. Твердые структурные составляющие, неметаллические включения (сульфиды, оксисульфиды и т. п.) и расслоения являются очагами возникновения водородного растрескивания металла. Поверхностные дефекты (риски, волосовины, раскатанные загрязнения) способствуют появлению и развитию сероводородного растрескивания. Очагами сероводородного растрескивания сварных соединений трубопроводов и деталей оборудования являются так- [c.66]

На сероводородное растрескивание оказывают влияние такие факторы, как химический состав и структура стали, ее прочностные характеристики и термическая обработка, величина деформаций и внутренних напряжений в металле, наличие сварных швов, состав коррозионных сред. Рассматриваемые ниже данные о характере и степени влияния этих факторов были получены при изучении опыта эксплуатации оборудования, а также при заводских или лабораторных испытаниях напряженных образцов в сероводородных растворах. [c.50]

Склонность сварных швов нефтезаводских аппаратов к сероводородному растрескиванию зависит от методики и условий сварки. Присадки элементов, повышающих прочность (например, никеля, марганца) в сварочные электроды обычно усиливают склонность металла шва к растрескиванию [59]. Ряд отмеченных на практике случаев сероводородного растрескивания нефтяной аппаратуры объясняется применением сварочных электродов с более высокой, чем у основного металла, прочностью. По этой причине необходимо избегать использования электродов с химическим составом, создающим более высокую прочность в металле шва по сравнению с основным металлом. [c.54]

Склонность сварных соединений к сероводородному растрескиванию увеличивается под действием остаточных напряжений при сварке. Когда электроды имеют тот же химический состав и прочностные характеристики, что и основной металл, склонность к растрескиванию наибольшая в зонах термического влияния сварного соединения. Эти зоны подвергаются быстрому нагреву и охлаждению при сварке, претерпевают изменения микроструктуры и прочностных свойств. Трещины образуются в точках с максимальной твердостью. [c.60]

Сероводородное растрескивание монтажного сварного стыка газопровода 0720x17,2 мм УКПГ-16-ОГПЗ произошло ранее чем через месяц после начала его эксплуатации. Трубопровод сооружен из труб импортной поставки (сталь Х46) в соответствии с ТУ-28-40/82 Н25. Очаг разрушения длиной 280 мм находился на металле шва в нижней части трубы. По обе стороны от очага на металле шва наблюдался шевронный узор с выходом в зону термического влияния в верхней ча- [c.36]

Понижение скорости охлаждения металла после сварки снижало степень вызываемого сваркой уменьшения стойкости стали к этому виду разрущения. Кроме того, отмечалось некоторое увеличение стойкости сварных соединений к сероводородному растрескиванию после предварительного нагрева стальных листов перед сваркой до температуры 100—150°С. Заводские испытания напряженных (20, 40, 60, 80 и 100% (Тз) образцов (с выдержкой 1—2 года в аппаратах) показали появление трещин в местах сварных швов [132]. Интенсивность растрескивания заметно усиливалась при наличии в среде (кроме сероводорода и воды) хлоридов, оказывающих дополнительное агрессивное воздействие. Уменьшающее склонность к сероводородному растрескиванию влияние смягчающего отжига связано с соответствующим изменением прочностных характеристик. Так, образцы стали 4320 (0,22% С 0,58% Мп 0,75% Сг 2,0% N1 0,36% -Мо и 0,08% Си) после отжига в течение [c.70]

Термическая обработка. Ее назначение заключается в снятии внутренних напряжений в металле, возникших в процессе изготовления элементов оборудования (сварке, гибке листов, вальцовке и т. д.). Стойкость сварных соединений аппаратуры из высокопрочных сталей к сероводородному растрескиванию заметно повышается в результате предварительного нагрева листов перед сваркой до температуры 100— 150°С (хотя все же и остается несколько меньшей, чем стойкость основного металла) [132]. Рекомендуется так-нсе [137] применять такую технологию сварки, которая обеспечивает получение сварных соединений с прочностью не более, чем у основного металла [137]. На поверхности швов не должно быть никаких дефектов. В противном случае может иметь место концентрация напряжений и зарождение коррозионных трещин в этих местах. [c.100]

На сероводородное растрескивание влияют такие факторы, как химический состав и структура стали, ее прочностные свойства и характер термической обработки, величина деформации и внутренних напряжений в металле и сварных швах, наличие водной фазы, ее pH, содержание сероводорода, присутствие и концентрация хлоридов. [c.27]

После 18 лет эксплуатации произошло разрушение (длина трещины 280 мм) кольцевого сварного соединения шлейфового трубопровода 0219x12 мм (сталь 12Х1МФ) скважины № 6026 (рис. 8а). В сварном соединении в области очага разрушения обнаружены поры, шлаковые включения, подрезы и непровар до 5 мм (рис. 86), которые инициировали сероводородное растрескивание металла стыка. Аналогичное разрушение сварного стыка шлейфового трубопровода скважины № 183 произошло после 15 лет эксплуатации (рис. 8в). Трещина в сварном шве длиной 210 мм образовалась от непровара глубиной 4 мм. Склонность металла шва к сероводородному растрескиванию обусловлена также его повышенной твердостью (293 НВ), что свидетельствует об отсутствии термообработки стыка. [c.29]

Разрушение участка трубопровода (0168x12 мм) газа раз-газирования на Карачаганакском нефтегазоконденсатиом месторождении произошло в зоне приварки штуцера (060x14 мм). В момент, предшествовавший разрушению, трубопровод находился под давлением 3,5 МПа в отсутствие движения среды. Температура стенки трубы составляла минус 25-минус 27°С. Зарождение и докритический рост трещин происходили из-за наличия непровара на границе сплавления кольцевого шва штуцера и основного металла трубы. После достижения трещиной критической длины (40-42 мм) началось лавинообразное разрушение в обе стороны от штуцера, о чем свидетельствует наличие шевронного излома. Остановка трещин произошла на основном металле трубы в результате их многократного разветвления. Трещины в шве образовались из-за нарушения технологии подготовки изделий под сварку и возникновения остаточных сварочных напряжений. В соответствии с требованиями нормативной документации штуцер должен изготавливаться без отверстия и привариваться к трубе угловым швом с разделкой кромки. Сверление штуцера и трубы должно выполняться после его приварки с одновременным сверлением отверстия в трубе и удалением возможных непроваров в корне шва. Сварное соединение данного штуцера было выполнено с нарушением технологии изготовления и имело непровары и трещины глубиной до 3 мм. Наличие этих характерных дефектов сварных швов свидетельствовало о том, что контроль качества металла неразрушающими методами не проводился. Предусмотренная технологией местная термическая обработка сварного соединения патрубок-труба , проводимая путем нагрева металла пламенем газовой горелки, не привела к существенному снижению напряжений в сварном шве. Разрущение трубопровода газа разгазирования произошло по механизму сероводородного растрескивания в результате развития недопустимых дефектов (трещины, непровары, высокие остаточные напряжения) в сварном соединении штуцер-труба . [c.31]

Разрушение монтажного сварного стыка 0720x22 мм газопровода неочищенного газа УКПГ-9-ОГПЗ имело место по истечении девяти месяцев эксплуатации. В сварном стыке были отмечены смещение кромок до 7 мм на расстоянии 2/3 периметра трубы и непровар до 10 мм в том же месте. От непровара зародилась коррозионная трещина, которая в ходе своего дальнейшего развития на 20 мм вышла на основной металл при ширине раскрытия кромок до 0,5 мм. Сероводородное растрескивание другого сварного стыка этого же газопровода (рис. 12а) также было обусловлено дефектами сварного соединения смещением кромок (более 2 мм) в сочетании с непроваром в корне шва глубиной более 2 мм на расстоянии 500 мм и порами в корневом шве. [c.36]

Разрушение монтажного сварного стыка 720 х 22 мм газопровода неочищенного газа УКПГ-9-ОГПЗ после 9 мес эксплуатации. Сварной стык имеет смещение кромок на длине 2/3 периметра до 7 мм и непровар на той же длине до 10 мм, от которого зародилась коррозионная трещина и развилась с выходом на основной металл, длиной 20 мм при ширине раскрытия кромок до 0,5 мм (рис. 21). Сероводородное растрескивание другого сварного стыка на том же газопроводе (рис. 22) также обусловлено дефектами сварного соединения смещение кромок более 2 мм в сочетании с непроваром в корне шва глубиной более 2 мм на длине 500 мм и порами в корневом шве. [c.113]

В водной фазе сероводородному растрескиванию подвергались только образцы из стали 12Х1МФ с аустенитными сварными швами без термической обработки (после выдержки в течение 10—20 ч). При этом на границе между основным металлом и сварным швом образовались сквозные трещины. После отжига при 720 °С или пескоструйной обработки образцов растрескивание не наблюдалось (при выдержке около 4500 ч). Влияние этих видов обработки объясняется, соответственно, снятием внутренних растягивающих напряжений и их компенсацией при возникновении в поверхностном слое металла напряжений сжатия (в результате пескоструйной обдувки). [c.273]

Сероводородное растрескивание монтажного сварного стыка газопровода 720 х 17,2 мм УКПГ-16-ОГПЗ произошло после эксплуатации его менее месяца. Трубопровод сооружен из труб импортной поставки по ТУ-28-40/82 НгЗ, соответствующих категории прочности материала Х46 (см, табл. 2). Очаг разрушения длиной 280 мм находился на металле шва в нижней части трубы (рис. 23). В обе стороны от очага на металле шва наблюдался шевронный узор с выходом в зону термического влияния в верхнюю часть трубы, где произошел пластический долом стыка. В очаге располагаются дефекты сварки непровары, подрезы зоны сплавления, поры общей глубиной до 8 мм, наблюдаются вторичные трещины, которые также зарождаются от дефектов сварки (рис. 23). [c.113]

В 1974 г. произошло разрушение трубопровода 0114 мм обвязки одной из скважин УКПГ-б ОНГКМ. В области фланца образовалась сквозная трещина, находившаяся на расстоянии 15-23 мм от оси сварного шва. Структура металла фланца в зоне образования и развития трещины состояла из грубопластинчатого перлита. Методами электронной фрактографии установлено, что металл фланца был сильно загрязнен неметаллическими включениями, по которым распространялось разрушение, имевшее преимущественно хрупкий характер. Причиной возникновения этого повреждения явилось наличие в металле фланца большого количества неметаллических включений типа оксисульфидов и непроваров глубиной до 2 мм общей протяженностью около 50 мм в корне сварного шва. Кроме того, отсутствие термообработки сварного соединения способствовало возникновению в околошовной зоне структуры троостита, не обладающей достаточной стойкостью к сероводородному растрескиванию, и высокого уровня остаточных напряжений. [c.27]

Растрескивание сварного соединения корпуса шарового клапана ЛК8/ШКМ с хвостовиком произошло по истечении года эксплуатации в условиях ОНГКМ. Корпус и хвостовик изготовлены из стали А352СгЬСС-М (% С <0,18 51 < 0,6 Мп < 1,2 Сг < 0,2 Си < 0,15 Р < 0,025 5 < 0,025 Сз < 0,38 НВ < 235). При ви.зуальном осмотре в верхней части кольцевого шва обнаружена трещина длиной 300 мм, а методами ультразвуковой дефектоскопии зафиксировано ее развитие в металле шва на расстояние 1200 мм. Характер разрушения хрупкий, поверхность излома покрыта продуктами коррозии, растрескивание начинается от непровара (рис. 13). В зоне термического влияния под корневым слоем в области очага разрушения обнаружен участок укрупненного бейнитного зерна с твердостью 266-285 НУ. В следующих далее слоях сварного соединения в зоне термического влияния наблюдается мелкозернистая нормализованная структура с твердостью 210-221 НУ. Сероводородное растрескивание сварного соединения инициировал концентратор напряжений — непровар в сочетании с бейнитной структурой металла, обладающей высокой твердостью. [c.42]

Разрушение отводов и горизонтальных участков СППК обусловлено язвенной коррозией, зарождающейся в местах выхода на поверхность неметаллических включений и вызывающей утонение стенок в 2-5 раз. От этих концентраторов напряжений по основному металлу и сварному шву развивается сероводородное растрескивание. Появлению язвенной коррозии и свищей в сварных швах Г уголка и регулятора уровня способствовали имеющиеся в металле непровары, поры и шлаковые включения. [c.43]

Испытания металла и сварных соединений труб на стойкость Не менее пяти образцов основного металла для против сероводородного растрескивания в соответствии коррозионных испытаний и пяти — сварных со-с ГОСТ 9.901.1-89, МСКР 01-85, Р 54-298-92, ТМ 0177-96, единений для каждого уровня нагрузки ТМ 0284-96 [c.169]

При экономической нецелесообразности применения дорогостоящих высоколегированных сталей используют малоуглеродистые низколегированные стали с припуском на коррозию иногда до 6—10 мм с учетом скорости проникновения коррозии и расчетного срока эксплуатации оборудования. Однако во избежание сероводородного растрескивания эти стали должны применяться при ограниченной твердости металла — не выше HR 22. Это ограничение накладывается и на металл сварного соединения. Кроме того, все сварные соединения должны быть подвергнуты послесварочной обработке. Наиболее распространенный метод снятия остаточных сварочных напряжений — термическая обработка сварного соединения (высокий отпуск). При этом очень существенны скорости нагрева и охлаждения, которые обязательно регламентируются для каждой из марок сталей. Так, для малоуглеродистых сталей типа стали 20 режим термической обработки следующий нагрев до температуры 893—933 К выдержка после прогрева 1 ч скорость нагрева 523—573 К/ч охлаждение до 573 К совместно с печью. И только для стыков диаметром менее 114 мм, имеющих толщину стенки менее 6 мм, режим может быть упрощен увеличением скорости нагрева до 873 К/ч, сокра-щение.м времени выдержки до 0,5 ч и нерегулируемым охлаждением. [c.177]

Рис. 2.01,4. Сероводородное растрескивание под напряжением металла (сталь 16ГС, лнс толщиной 18 мм) околошовной зоны и шва сварного соединения абсорбционно-отпарной кс лонны К-2 Коробковского ГПЗ. Среда — жидкие и газообразные углеводороды с содержа нием сероводорода от 0,5 до 1,9 г/100 гл газа, присутствует вода. Срок эксплуатации 11 лет Трещины идут вдоль стыкового сварного шэа (по зоне термического влияния), а также пс перек шаа [данные Романова В. В., Котельникова Ю, А., Рыжковой Л. С.]

ПО границе между основным металлом и сварным швом. Из этого следует недопустимость сварки низколегированных сталей аусте-нитными электродами для оборудования, работающего в сероводородных средах в присутствии воды. Пескоструйная обработка образцов стали 12Х1МФ со сварными швами аустенитного состава способствовала устранению их склонности к сероводородному растрескиванию. [c.55]

Таким образом, наблюдаемые отказы ТП и оборудования ОНГКМ обусловлены в большинстве случаев отсутствием эффективного ингибирования в условиях воздействия сероводородсодержащих сред на металлоконструкции из коррозионнонестойких сплавов или металлов, содержащих дефекты. Твердые структурные составляющие, неметаллические включения (сульфиды, оксисульфиды и т.п.) и расслоения являются очагом зарождения водородного растрескивания поверхностные дефекты-риски, волосовины, раскатанные загрязнения способствуют возникновению и развитию сероводородного растрескивания. Инициаторами СР сварных соединений трубопроводов и деталей также являются недопустимые техническими условиями дефекты (рис. 2.6, 2.7). Причиной большинства разрушений сварных соединений являются дефекты корня шва. [c.65]

Как было отмечено выше, сероводородное растрескивание (СР) оборудования ОНГКМ инициируется концентраторами напряжений дефекты сварных соединений (см. рис. 2.1, е 2.2, а 2.6 2.7) и технологические дефекты основного металла, резьбы (рис. 2.8, б), следы от ключей, коррозионные язвы и т.п. Результаты лабораторных испытаний сварных образцов из стали 20 также свидетельствуют о зарождении СР от дефектов (см. рис. 2.7, а), которые более чем в 10 раз снижают долговечность сварных соединений. Сопротивление СР качественных сварных соединений не ниже, чем основного металла, кроме того, за 20 лет эксплуатации сварных конструкций в металле швов в отличие от основного проката не обнаружено ни одного случая водородного расслоения. Это объясняется применением электродных материалов с низким содержанием серы, отсутствием в шве текстуры, а также тем, что условия плавления и кристаллизации шва способствуют образованию мелких сульфидных включений глобулярной формы и равномерному их распределению по литому металлу шва. В прокате из стали типа сталь 20 оборудования ОНГКМ наблюдается, особенно в срединной части стенки конструкции, значительное количество сульфидных включений дискообразной формы длиной от долей до десятков миллиметров (рис. 2.7, д). На границах раздела сульфид - матрица при охлаждении после завершения кристаллизации возможно образование микрополостей, так как коэффициент термического расширения сульфидов Ге8 - Мп8 больше, чем у ферритной матрицы (1810 К против 11,810" К" ). Металл матрицы в зоне границы раздела фаз, являясь областью объемного растяжения кристаллической решетки, может выполнять роль коллекторов для водорода. Образующийся в результате контакта стали с сероводородсодержащей средой водород, попадая в эти несплошности, молизуется, вызывая водородное растрескивание (ВР) металла. Трещины ВР зарождаются внутри металла на границах раздела матрица - включение и распространяются, как правило, межкристаллитно в направлении, параллельном его поверхности при взаимодействии этих тре-щин-расслоений возникает ступенчатая магистральная тре- [c.70]