损害控制:湿式H2S损害评估

编者按:该常规专栏提供了影响油气、石化、化工、发电和相关行业设备的各种损伤机制的实际见解。我们鼓励读者对未来的主题提出建议，对当前文章发表评论，并提出关注的问题。所有提交的内容将被审查，并用于挑选主题和指导本专栏的方向。我们将对所有提交的资料严格保密。只有Ins188游戏平台下载pectioneering和作者才能知道提交者的姓名和身份。请将您的输入发送给作者damagecontrol@188游戏平台下载www.bdglory.com．

简介

正如前一期损害控制中所讨论的，湿H₂年代的损害机制,包括氢气气泡，氢致开裂(嗝),应力导向氢致开裂(SOHIC)和硫化物应力开裂(SSC)在炼油和相关行业的众多工艺单元中引发了许多设备可靠性、维护和安全问题。此外，经常使用几种不同的检查方法(视觉、表面和体积)来主动识别和表征关键压力设备中的这些损伤机制。一旦发现并准确描述了损伤(例如，位置，大小，程度，方向等)，知道如何评估观察到的损伤，并限定其使用fitness-for-service(FFS)技术不需要昂贵的设备维修或更换，是无价的(也可以将产量损失降到最低)。本期的损害控制为如何评估不同形式的湿H提供了一个实用的视角₂利用现代FFS和计算分析技术进行S损伤，最终目的是证明受损压力容器、管道和相关组件的持续安全运行。

湿H的历史概况₂S损伤FFS方法

API 579-1/ASME FFS-1第7部分，Fitness-For-Service(API 579)处理设备氢损伤的评估^[1]．高温氢攻击在第7部分中没有涉及，评估程序仅限于运行在400°F(204°C)以下的碳和低合金设备。本文总结了与第7部分评估程序开发相关的一些背景信息^{(2 - 4)}．具体来说，第7部分涵盖了氢泡、HIC和SOHIC的评估，并讨论了与这些损伤机制相关的两种不同类型的失效模式，如下所示:

• 塑料塌陷防护:
• 以总塑性变形(屈服)和最终破裂/丧失安全壳为特征。
• 由于材料强度不足以承受内部压力负荷或其他持续的补充(主要)负荷(如自重)而导致的失效。
• 可以使用闭合形式的计算或计算方法，如弹性应力分析，极限载荷分析，或非线性弹塑性分析进行评估。
• 防止脆性断裂:
• 定义为突然的不稳定裂纹扩展，通常表现出很少或没有塑性或塑性变形。
• 基于API 579第9部分失效评估图(FAD)的分析图1) -考虑应力(施加的和残余的)，裂纹几何形状(长度，深度和方向)和材料断裂韧性^{[1, 5 - 7]}．
• 根据API 579第7部分，通常限制氢损伤的评估，特别是对不受此限制的设备焊后热处理(PWHT)。

API 579第一版(2000年出版)包含了氢起泡的规则，但没有提供与HIC损害评估相关的指导^{(2, 8)}．此外，在当时的行业(21世纪初)，工程师和从业人员普遍认为任何含有HIC的区域都是100%受损的;也就是说，假定材料没有承载能力。鉴于此，利用API 579(2000版)第5部分提供的局部薄面积(LTA)规则是一种保守评估塑料倒塌保护的方法。实际经验表明，在许多情况下，采用这种假设可能过于保守。这一操作经验与材料属性委员会(MPC)进行的实验室测试相结合，导致行业支持新的FFS规则，其中受损区域被认为有一些剩余的强度^[9]．为此，2007版API 579包含了HIC评估的更新指南，其中还要求基于断裂力学的裂纹类缺陷评估，以及强度检查，以量化防止塑性倒塌。该方法是API 579第7部分现行FFS程序的基础^[1]．

目前，API 579第7部分没有专门针对SSC损伤(离散奇异裂纹);然而，第9部分的断裂力学原理可以用于确定设备中特定位置的关键缺陷大小(例如，焊缝或附着点焊缝)。^[1]．这些临界缺陷尺寸可以用作类裂纹缺陷的验收标准。注意，需要仔细考虑与SSC或HIC/SOHIC相关的潜在裂纹增长速度。由于SCC和HIC/SOHIC损伤进展存在许多未知因素，通常是由于非稳态条件，因此通常需要严格的检查计划，并由经验丰富的工程师进行详细的FFS评估。此外，在API 579的第13部分中还涵盖了层合板的评估(不包括氢充电服务)^[1]．叠层定义为钢板内部不融合的平面，由钢铁制造过程产生，存在于一个或多个平面上;然而，它们不会引起金属表面的鼓胀，在通厚方向上没有开裂，也没有连接^[1]．虽然层压板可能作为氢起泡或HIC(特别是在较老的钢中)的损伤起始点，但在没有这些形式的湿H的情况下₂S损伤或氢气充注，从设备可靠性的角度来看，它们通常没有问题，特别是当它们远离主要结构不连续处(例如，喷嘴和其他结构附件)，没有穿壁几何形状或裂缝状缺陷扩展时。