标准规范下载简介

SH／T 3193-2017 石油化工湿硫化氢环境设备设计导则

SH/T31932017

工湿硫化氢环境设备设计导则

本导则规定了炼油装置湿硫化氢环境使用的静设备，为抵抗硫化物应力开裂（SSC）、氢诱导开裂 （HIC）和应力导向氢诱导开裂（SOHIC），在设计、材料、制造、检验等方面的要求。 本导则适用于炼油装置湿硫化氢环境中普通碳素钢、碳锰钢和复合材料制容器、球形储罐、热交换 器和空冷器等静设备。 本导则不包括湿硫化氢引起的电化学失重腐蚀和其他类型的开裂，也不包括在接触介质侧金属表面 曾加防腐涂层以防止基体材料腐蚀开裂的设备。

SH/T31932017

与主应力（残余的或施加的）方向垂直的一些阶梯小裂纹综合立体交通网规划纲要、研究总报告（含综合交通运输枢纽）及公路、水运等专项研究报告编制招标文件，使已有的HIC裂纹连接起来像阶梯形 状的一组裂纹（通常是细小的）。这种开裂可被归类为由外应力和氢诱导开裂及周围的局部应变引起的 硫化物应力开裂。应力导向氢诱导开裂（SOHIC）与硫化物应力开裂（SSC）和氢诱导开裂（HIC）及 阶梯裂纹（SWC）有关

SH/T 31932017

1设备接触的介质存在液相水，且具备下列条件之一时应称为湿硫化氢腐蚀环境： a）在液相水中总硫化物含量大于50mg/L； b）液相水中pH值小于4.0，且总硫化物含量不小于1mg/L： c） 液相水中pH值大于7.6及氢氰酸（HCN）不小于20mg/L，且总硫化物含量不小于1mg/L； d）气相中（工艺流体中含有液相水）硫化氢分压（绝压）大于0.0003MPa。 注：总硫化物主要指溶解在液相水中的H.Sag、HSS2 三种硫化

4.3在按本导则选材、设

SH/T 31932017

SH/T31932017

5.1.2在湿硫氢腐蚀环境下操作的设备承压件选用的材料除应符合相应的材料标准、规程的规定外， 还应符合本导则的材料附加要求

5.2.1在第1类腐蚀坏境下操作的设备承压件应按本导则表5.1.1中的普通碳素钢和碳锰钢选用。 5.2.2在第II类腐蚀环境下操作的设备承压件应按本导则表5.1.1中的抗HIC普通碳素钢和碳锰钢选 用，或者选择复合材料。

第1类腐蚀环境下的设备承压件采用本导则表5.1.1中的普通碳素钢和碳锰钢。 1普通碳素钢和碳锰钢应符合下列要求： ）钢板中硫（S）和磷（P）含量应符合表 5.3.1.1的规定，锻件和钢管的硫、磷含量也应相

a）钢板中硫（S）和磷（P）含量应符合表5.3.1.1的规定，锻件和钢管的硫、磷含量也应相应降低。

表 5. 3. 1. 1 普通碳素钢和碳锰钢板硫、磷含量要求

SH/T31932017

表5.3.2. 1抗HIC普通碳素钢及碳锰钢硫、磷含量要求

评定，硫化物类（A类）、氧化铝类（B类）、硅酸盐类（C类）及球状氧化物类（D类）细系、粗系均 不得大于1.5级、单颗粒球状类（DS类）不大于1.5级，且应满足A+C≤2.0，B+D≤2.0，A+B+C+D+DS ≤4.5级。

SH/T31932017

SH/T31932017

d）复合钢板覆合后应进行消除应力热处理

5.4湿硫化氢环境下的螺栓材料

a）普通碳素钢为正火或退火； b）低合金钢为调质；

5.4.3低合金钢螺栓

5.4.4螺栓硬度应小于等

5.5湿硫化氢环境下的普通碳素钢换热管

5.5.2普通碳素钢换热管

5.6.1处于湿硫化氢腐蚀

5.6.2焊缝熔敷金属的硬

5.6.4焊接材料（焊条、焊剂、焊丝）中锰、硅含量应尽可能低。焊条电弧焊（SMAI 焊（SAW）使用的焊接材料中锰含量宜小于等于1.0%（质量分数），硅含量应小于等于 数。 5.6.5不应采用可能使熔敷金属中镍含量大于0.4%（质量分数）的焊接工艺和焊材

SH/T31932017

5.7.3设备主体材料为奥氏体（铁素体）复合材料时，其接管、接管法兰应采用覆合或堆焊奥氏体不 锈钢。 5.7.4处于接触介质侧的螺栓、螺母材料在满足本导则5.4条的要求下，可选用普通碳素钢、低合金 钢或奥氏体不锈钢。

6.2.1材料如果经历Ac3

SH/T31932017

7.2.2焊接工艺评定应包括焊接接头返修

A为距表面1.5±0.5mmB为距熔合线≤0.5mm；L为两压痕间距1mm 注：在临近盖面层和焊缝根部表面进行测量

7.2.2焊接工艺评定应包括焊接接头返修工艺。 7.3冷成形 7.3.1普通碳素钢、碳锰钢和抗HIC钢制设备壳体、弯管等经任何冷变形后，导致材料表面纤维永久 变形量大于5%时，应作消除应力热处理，热处理温度不应低于600℃，热处理后的硬度值应小于等于 200HBW。 7.3.2螺栓螺纹采用滚压成形时，应进行消除应力热处理，热处理应在成形后进行，其硬度应符合标 准或设计文件对相应材料的要求，且不大于22HRC。 7.4焊接 7.4.1普通碳素钢、碳锰钢和抗 HIC 钢材料制设备的焊接除应符合现行国家标准的有关规定外，还应

SH/T3193—2017

SH/T31932017

A. 1 气相系统的 H,S 分压按公式（A.1） 计算

SH/T3193—2017

图A.1酸性气体系统中HS分压等压线

SH/T31932017

B.1该资料来源于NACESP0472。 B.2对于给定系列焊接连接结构和焊接条件，确定t8/s分三步。第一步，确定焊接期间温度场的类型 即该温度场是二维的还是三维的；第二步，计算热输入量；第三步，用计算或图解的方法确定t8/5。 B.2.1第一步：确定二维或三维温度场 B.2.1.1焊接期间温度场类型的确定，无论是二维的还是三维的，取决于影响温度场的部件的厚度， 如图B.2.1.1所示

注2：二维温度场，与薄板相关：板厚对冷却时间有决定性的影响

图 B. 2. 1. 1焊接期间温度场类型

3.2.1.2图B.2.1.2提供了任何类型焊接和焊接工艺关于板厚度变化（dt，mm），热输入量（Q，kJ/mm 和预热温度（Tp，℃）间相互关系的信息。该图显示：对任何板厚，在热输入量和预热温度的特殊组合 下，可确定温度场是二维的还是三维的。

转化与板厚（d）、预热温度（T）的关系是热输人量（Q）的函数。 图 B. 2. 1. 2 三维、二维温度场转化图

B.2.2第二步：计算热输入量

热输入量可用公式（B.2.2）计算：

SH/T 31932017

Q=×U×(I /V)/1000 (B.2.2) 式中: Q 总的焊接热输入量，kJ/mm； U 焊接电压，V; I 焊接电流，A； V 焊接速度，mm/s； 8 焊接工艺的热效率。 不同焊接工艺所对应的ε值： GTAW =0.48 SMAW 8=0.85 GMAW 8=0.85 SAW =1.0

式中： t8/5 冷却时间，S; Tp 预热温度，℃ Q 总的焊接热输入量，kJ/mm； F2 二维温度场的形状因子，查自表B.2.3； d 厚度，mm。

式中： t8/5 冷却时间，S; Tp 预热温度，℃； Q 总的焊接热输入量，kJ/mm； F2 二维温度场的形状因子，查自表B.2.3； d 厚度, mm。

SH/T31932017

表 B. 2. 3 ta/5 形状因子

B.2. 4 第三步: 图解法确

SH/T31932017

注：二维温度场的冷却时间（tg/5）根据不同的预热温度（T,）和板厚（d）是热输人量（Q）的函数

为便于在执行本导则条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”； 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合的规定”或“应按执行”

SH/T 31932017

中华人民共和国石油化工行业标准

SH/T31932017

SH/T3193—2017

SH/T3193—2017

SH/T31932017

化工湿硫化氢环境设备设计导

“炼油装置湿硫化氢环境使用的静设备”是指石油化工厂常减压、催化、焦化、加氢、硫磺回收及 酸性水汽提等装置中在湿硫化氢腐蚀环境下操作的设备。 本导则对“炼油装置湿硫化氢环境使用的静设备”的技术要求，主要针对与湿硫化氢腐蚀介质相接 触的承压元件。 本导则的不适用范围中“电化学失重腐蚀”是指介质产生的均匀腐蚀

3.13.1条~3.6条采用NACEInternationalPulication8x294《ReviewofPublishedLiteral CrackingofSteelsThrough1989》中的术语及定义

4.1湿硫化氢腐蚀环境的定义是按照NACEStandardMR0103《MaterialsResistanttoSulfideStress CrackingInCorrosivePetroleumRefingEnvironments》中的规定。 总硫化物是指在一个平衡状态下的密闭系统中，溶解的硫化氢（H2Saq）、二硫化物（HS）和二价 硫离子（S2）在一个变化的pH值范围内存在于液相水中。当PH值小于6时，液相水中以H2Saq为主 （总硫化物中含量大于90%），当pH值大于等于8、小于11时，液相水中以HS为主（总硫化物中含 量大于90%），当pH值大于等于13时，液相水中以s2为主（总硫化物中含量大于90%），在pH值等 于7时，液相水中H2Saq和HS各占50%，因此，液相水中总硫化物是指上述三种（H2Saq、HS、S） 硫化物的总和。上述三种硫化物在液相水中的pH值与硫化物种类的关系见图1。 4.2湿硫化氢腐蚀环境的分类是参考NACEInternationalPulication8×194《MaterialsandFabrication PracticesforNewPressureVesselsUsedWetH2SRefineryService》中的规定提出的。并与SH/T3075附录 G“湿H2S腐蚀环境分类”基本相符，以保持相关标准的一致性。 4.3工艺防腐措施主要是指注入缓蚀剂、中和剂或注入水使其pH值接近中性。详细要求参见NACE Pub8×194—2006附录B

5.1本导则包括的材料主要有三大类：普通碳素钢和碳锰钢、抗HIC普通碳素钢和碳锰钢以及普通碳 素钢或碳锰钢加不锈钢复合材料。这三类材料是国内炼油装置设备在湿硫化氢腐蚀环境中经常使用的主 要材料。其他材料如：镍基合金、双相钢也可以应用于湿硫化氢腐蚀环境中的设备上DB34／T 3019-2017 茶园洪灾预防和灾后修复技术规程，目前这些材料多 用于处理天然气的湿硫化氢环境中的设备，如若使用可参考NACEMR0175对这些材料的性能、焊接、 检验等方面提出相关的技术要求。

SH/T31932017

生SSC应力腐蚀开裂，只要按 5.3.1条进行设计和制造，其对HIC腐蚀开裂的敏感性就不会高。因此，对于这类设备从材料的纯净度 （如较低的P、S含量）、碳当量、力学性能（抗拉强度、屈服强度、冲击性能、硬度）、材料使用状态、 钢板和锻件的检验、消除应力热处理等方面加以控制，就可以防正SSC应力腐蚀及轻度的HIC腐蚀。 5.3.2在第IⅡI类腐蚀环境中的普通碳素钢、碳锰钢承压元件主要产生SSC、HIC和SOHIC腐蚀开裂 因此，处于此类环境下的设备在材料方面相比第一类腐蚀环境用钢板提高了硫磷含量的限制要求，增加 了钢板的治炼方法、夹杂物的控制、HIC腐蚀试验等方面的要求。 5.3.2.6关于钢板的抗HIC腐蚀试验，本导则只规定在第II类腐蚀环境下进行，其合格指标综合了近 年来国内实际工程应用情况和国外相关资料的规定。钢板组批原则一般是同炉、同轧制工艺、同热处理 工艺、同厚度的钢板组成一批进行试验。使用者也可根据钢厂的供货业绩，适当调整试验的抽检频率。 对处于第I类腐蚀环境中的设备，如果使用者认为其在长期使用中可能会出现HIC、SOHIC腐蚀 开裂的可能性，也可要求进行抗HIC腐蚀试验（试验溶液和合格指标可由双方协商确定）。 5.3.3.2在较严重的湿H2S腐蚀环境下宜采用奥氏体不锈钢为覆层。 5.4处于湿硫化氢环境的螺栓材料经常发生脆性断裂，断裂的设计原因是螺栓材料选择不当所致。因 此，本导则对螺栓材料的使用状态、硬度值、断后延伸率、冲击吸收能量方面作出了规定。 5.5处于湿硫化氢腐蚀环境下的换热管一般只产生SSC局部腐蚀开裂，特别是在U形弯管部分，本导 则对普通碳素钢换热管材料的使用提出相应要求。 5.6焊缝为铸造组织，一般不会出现HIC腐蚀。但焊材的硫、磷含量影响焊缝的韧性，故也应适当降 低。焊接材料推荐采用抗HIC的配套焊材。 5.7.1湿H2S腐蚀环境下产生SSC、HIC和SOHIC腐蚀开裂与硬度的关系很大，而硬度随材料的强 度级别低而降低，因此设备主材材料采用普通碳素钢或碳锰钢时，其接管、接管法兰应选用强度级别较 低的普通碳素钢。

5.7.2湿HS腐蚀环境下产生SSC、HIC和SOHIC腐蚀开裂主要在普通碳素钢、碳锰钢钢板中产生，

GB／T 23901.1-2019 无损检测 射线照相检测图像质量 第1部分：丝型像质计像质值的测定SH/T 31932017

6.1.5本导则中的避免“异种钢”焊接系指：在湿硫化氢腐蚀环境原则上普通碳素钢、 铬钼钢、奥氏体不锈钢承压件相焊接