抗HIC钢制压力容器的监督检验

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Abstract Steel for resistance to hydrogen-induced cracking was widely used for pressure vessels runningin wet H2S environment.Specific supervision and inspection advice is given to the probable failure mode in thecondition.They cover the folowing supervising points：reasonableness of structural design and technical requirementsof the drawings，conformance and feasibility of the manufacture process，materialS mechanical and corrosion resistingproperty，structural continuity，stress concentration，the control and inspection of weld defects in working process，theprocess of post-weld heat treatment and the verifcation of the results。

Keywords Wet H2S Steel for resistance to hydrogen-induced cracking Pressure vessel Supervisionand inspection随着高含硫油气田的开发及高含硫原油进口的显著增加，使湿H，S的危害几乎遍及整个油气田开采、储存输送及后续生产系统。处理含H S介质的生产装置大都采用碳钢和低合金钢设备。在湿H S环境中，压力容器用钢的开裂有两大类型，其-是氢诱发裂纹(HIE)，包括氢鼓泡(HB)。其二是应力诱导氢致滞后断裂，包括硫化物应力腐蚀开裂(sscC)，HIC与应力共同作用的沿应力取向的氢致开裂(SOHIC)。

本文根据湿H S环境下抗HIC钢制压力容器潜在的失效形式，对监检工作控制的重点项目和内容进行嗅。

1图样和制作工艺审查1)压力容器设计依据设计委托方提供的设计条件，图样审查时应检查抗HIC钢制压力容器的图样是否注明腐蚀介质 (特别是湿H S)的限定含量 ，判断压力容器的操作条件是否处于严重湿H s环境。

2)材料的纯净度与显微组织直接影响容器氢诱发裂纹的能力，图样审查时应检查容器的受压元件包括钢板、钢管、锻件等均应选择抗HIC钢，受压元件之间不应有异种金属连接存在，介质冲刷部位、易造成腐蚀介质的积聚或停滞部位的材料应重点控制。

3)理论上讲，应力腐蚀环境下，如果有效应力或应力强度降到临界值以下，构件断裂的时间将会大大延长 ，因此降低压力容器工作载荷下的应力水平是延长断裂的关键措施。图样审查时应确认容器设计压力的选取是否合理，以保证容器操作条件下的应力水平处于合理水平。

结构设计的不合理容易引起应力集中，在含硫化氢介质的作用下可能会诱发应力腐蚀裂纹。图样审查时应检查容器结构的连续性，确认是否存在形状和尺寸突变形成应力峰值的现象。检查焊接结构是否尽量采用对接形式，是否尽量避免厚大焊缝的存在。

4)合理的技术措施有利于降低材料的应力腐蚀敏感性。这些措施包括焊后消除应力的热处理，材料监察与幢验组织和硬度的检查，耐蚀性能的测试。对于需要进行风险评估的Ⅲ类压力容器，风险评估报告除分析使用过程中可能出现的失效，提出规避的方法和工艺措施外，还应提出控制风险水平的工程技术方案，制作工艺方面的要求。图样审查中应确认技术措施与标准规范符合性、检查有无缺失，掌握这些技术要求并作为监检工作的依据。

5)合理的制作工艺是有效指导制造 ，以确保压力容器产品质量的基矗监督检验人员在压力容器制作前应对编制的工艺文件进行审查，重点是确认制造企业条件能否满足工艺文件的要求，是否涵盖了图纸和技术协议包括的内容，是否满足法规标准的要求，检查工艺文件设置的控制环节、控制点(审核点、见证点、停止点)是否合理。

6)焊接工艺评定是焊接质量控制的最重要环节，合格的焊接工艺评定是保证压力容器产品质量的基础，也是压力容器产品监检的A类项目」HIC钢制压力容器的图样要求其焊接接头具有相应的耐腐蚀性能，要求进行焊接工艺评定」HIC钢制压力容器需要进行焊接工艺评定的接头种类、评定规则、覆盖范围均按现行焊接工艺评定规范，所不同的是合格要求有所不同。焊接工艺评定的力学性能试验在拉伸、弯曲、冲击试验 (通常要求-30C)的基础上增加焊接接头硬度、熔敷金属化学成分、焊接接头HIC和SSC评定试验。

2材料的监督检验压力容器的材料监检要审查主要受压元件和焊接材料材质证明书，复验报告」HIC钢板应采用电炉炉外精炼、真空脱气的方式进行冶炼，为本质细晶粒钢 (-般要求晶粒度为5级以上，每炉检查)且至少为正火回火、正火或退火状态供货。材料质量证明书的确认重点包括：钢板化学成分每炉的熔炼分析和逐张钢板的成品分析，S、P元素的化学成分应不超过限定值；钢板逐张拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能试验结果符合要求，钢板应按JB/T 4730-2005逐张进行100%超声检测，质量等级不低于 Ⅱ级。许多抗HIC钢板生产单位未提供抗腐蚀性能试验数据，监督检验时应审查制造单位提供的检测报告，重点审查检测单位资质，检测标准与图样或技术协议-致性，试验结论是否合格。

管材与锻件的技术要求与钢板类似，锻件级别-般为Ⅲ级或Ⅲ级以上。

抗HIC焊接材料包括 自动焊焊丝、焊剂，手工焊焊条」HIC焊接材料质量证明书除包括常见的化学成分、力学性能指标外，还提供抗SSC和HIC腐蚀性能试验、扩散氢含量数据。监检时应结合图样或技术协议对上述技术数据进行确认。

3制造过程的监督检验监督检验的关键是通过巡检和资料审查督促企业严格执行已批准的工艺文件，防止工艺纪律不严，随意变动制造工艺的现象。

钢板的下料的原则是尽量减少压力容器上焊缝的数量，不得在接触介质的-侧采用打钢印的方式进行材料标记的移植。

坡口尽量采用机械加工，施焊前应做好坡口及附近母材的清洁，防止有害杂质进入熔池。筒体组对时不许在表面随意引弧，强行装配，尽量减少在设备的表面留下的划痕、凹坑、裂纹等缺陷。排板时尽量避免开孔接管与对接焊缝相碰，严格控制组对时的错边量和棱角度。

压力容器的A、B、C、D、E类焊接接头均应有相应焊接工艺评定支持并据此编制焊接工艺规程。

在进行焊接时，尽量选择适宜的焊接 电流，避免较大的线能量输入造成焊缝晶粒长大、组织劣化，同时防止夹杂物尺寸随焊接线能量的增大而长大，导致焊缝抗HIC能力下降。所有焊接接头应进行严格检查，外观检查不允许咬边、表面气孔、裂纹、弧坑、夹渣等缺陷存在 (尤其是接触介质的表面)，焊缝表面应该圆滑至母材表面，尽量减小应力集中。

外观检查合格后，应按图样要求进行无损检测，有效控制内部缺陷。

接管角焊旧能采用全焊透结构，尽量采用双面焊。由于接管角焊清根相对困难，为减少氢原子渗透到角焊缝根部 ，尽量采用非对称的X型坡 口，坡 口大端朝向介质接触侧，为保证焊透。对于有无损检测要求的焊缝，应按相应标准进行有效控制。

压力容器通常是由承压外壳和实现设定功能的内件组成 ，有的设计图样，内件并非抗HIC钢材。

帽 特种设备安垒 监察与楹验由于常规材料S、P含量高，造成内件与承压外壳连接的E类焊缝熔敷金属非金属成分含量上升，抗HIC性能降低。为避免使用后出现HB、HIC，进而形成裂纹扩展至母材影响压力容器安全性能，监检人员应加强监督∠好的办法是用抗HIC钢材进行过渡，或者是在内件上先用抗HIC焊材进行堆焊后再与承压外壳相焊。

4热处理的监督检验焊后热处理前监检要确认的主要内容是 ：在焊后热处理之前进行的各项质量检查均 已合格并有相应见证资料，再次复查容器的外观质量符合要求。

抗HIC钢制压力容器应进行焊后整体热处理，产品试板随产品-起进行同炉热处理。热处理前监检人员应检查测温仪表的布置位置和数量 ，确认炉内温度均匀性，保证热处理效果并符合技术协议的要求。

为防止热处理高温状态下对压力容器的不利影响，抗HIC钢制压力容器的焊后热处理最好采用电加热方式。GB1 50.4-20ll已明确规定 不得使用燃煤炉进行焊后热处理”，对于燃气炉，在热处理过程中应控制炉内气氛，防止火焰直接烧到壳体表面上。监检人员应通过确认热处理 自动记录曲线、热处理报告和检测结果对热处理过程进行监督 ，重点内容包括 ：升温速度、保温温度与时间，降温速度和出炉温度。采用产品试板的性能试验和腐蚀性能测试对热处理效果进行评价 ，各项检测报告经确认合格后方可转入下道工序，否则证明热处理未达到预定要求，应重新进行焊后热处理。

最终焊后热处理后，承压部件上不得再进行焊接。热处理后内表面如需进行硬度测定，必须在硬度测定后打磨消除硬度测定冲击痕。

5结论抗HIC钢制压力容器已广泛地应用于油田开采和炼油过程，由于使用工况的特殊性，腐蚀问题直接影响容器的安全性能。监检工作应在图样和制作工艺、材料、制作过程、热处理等控制环节上进行针对性的监督和检验，保证母材和焊缝的纯净度和组织状态，控制和减小应力集中、降低残余应力，以减少使用中发生损坏的可能。