GB T 20972.3-2008 石油天然气工业 油气开采中用于含硫化氢环境的材料 第3部分 抗开裂耐蚀合金和其他合金.pdf
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1、ICS 75. 180.01 E 10 中华人民共和国国家标准GB/T 20972.3-2008 石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第3部分:抗开裂耐蚀合金和其他合金Petroleum and natural g臼industries-Material for use in H2S-containing environments in oil and gas pJl创uctiOD一Part 3 :Cracking-resistant CRAs(corrosion-resistant alloys) and other alloys (lSO 15156-3: 2003 , MOD)
2、 2008-08-28发布2009-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检捷总局也士中国国家标准化管理委员会 GB/T 230. 金属搞民硬座试瞌第1部分z斌验方法(A、B、C、D、E.F、G.H、K、N、T标尺(GB T 230. - 2C04. ISO 6508, 1: 1999. Metallic materi.als-Rockwell hardn.ess test-Part 1: Test method (scales A.8.C.D.E.F.G,日,K.N.T).MOD)GB/T 4157-2006 金树在西化氢环植中抗特殊形式环境开囊宴金宝试验GB1T 4340.1 金属维
3、氏硬度试验再1部分z试撞方法(GB/T4340. 1- 1999. eqv 1旦)6507-1: 1997. Metallic materials-Vickers hardne t画t-Part 11 Tst method GB/T 15970. 7-2000 金属鞠合金的庸蚀应力腐蚀试验.7部分z慢应变速率试量(idt1缸37539-7 :1989) G8 T 19830-2005 石油天鹏气工业油气井套管硅油管用钢管【L叼11960:2001.IDT)GB T 20972. 1-,Z007 石油天然气工业油气开来中用于合硫化组环境的材料第1部分=选择抗开型材料的一般原副(ISO15156-
4、1s2001.IDT G8/T 20972. 2 -20倒石油天然气工业油气开来中用于啻匾化组环境的捕料第2部分z杭开裂瞰钢、低合金钢和铸铁d且)151S6-2:2003.MOD) ISO 10423 .fi油天毒气工业钻井和开来设备井口和采油树设备ASTM A 182/ A 182附高.用幢制11轧制合金钢管道法兰、檀制管配件、阀门初罕件ASTM A 213/A 213M 嗣炉、过热.鞠换热器用无疆铁事体和奥民体合金铜管子ASTM A 276 不锈钢挥材和型材ASTM A 351 A 351M 承压元悴用奥氏体、奥氏体铁意体程榈铸件ASTM A 743/ A 743M -娅用酣腐恤铁,糖、铁
5、幡锦铸件ASTM A 744 / A 744M 苛割条件下使用的情庸困铁-镑-镰铸件AST.M A 1-!7 A 741M 沉淀硬化不锈钢铸件BS HR. 3: 镰钻-镑-锢-铝怯高温合金坯料、捧、砸件初部件钮基合金,Co20 , Cr 14. 8.Mo 5, Al 4. 7, T i 1. 2) 2 1) 羹固树非试在学会(ASTM).罔每位组织.ICO&rr Harbor Drir. PO Hx C700. Wrst C.on.!hohOCkn. PA 19-128-2959.l:SA 2) 菜田标准学会.3日9Chi5Wit.k HiRh Road .London W4 4AI.l:K
6、GB/T 20972.3-2008 EFC出版物17号31油气生产用耐性合金=用于硫化氢环境的-般要求和试验方法指南NACE MR 017541 抽田设备抗硫化物应力开裂的金属材料NACE MR 0176 油田腐蚀环境中用于抽油泵的材料NACE TM 0198 酸性油田中筛选抗应力腐他开裂的耐他合金的慢应变速率试验方法NACE RP 0475 用于含油地层注水处理所有过程的金属材料的选择NACE腐蚀97论文58用于酸性环境中耐蚀合金材料选择的监动应变速率试验SAE-ASTM;) 统一编号系统中的金属和合金ISBN0-7680-04074 3 术语和定义GB/T 20972.1-2007和GB/
7、T.a:回72.2-2008中确立的斟及下列术语和定义适用于本部分.3. 1 时鼓ageing 在冶金性能方面发生变化,.在室温自然时效下进行得理嫂,而在植高温度下(人工时最进行得桂快回3.2 理:)(ann幽I将特定材料加蜘到适当的温度,并在读温度下保持一定时闸,然后以适聋的速度冷却.其目的是降低硬度,改善机械舶工幢幢或在得翅耍的性能.3.3 3.4 3.5 奥氏体aQ也脯铁基合金的圆心立方晶相.理相不霸铜曲IplexstalnJ蝉ldI奥氏体-铁囊体不锈钢.室温下显微但织主要由奥氏体和铁章体棍合组成的不镜铜.敏章体r缸甜铁基舍金中的-种伴心立方晶体.3.6 3.7 3. B 3.9 铁章体
8、不曾铜rtrrhk .tainless st.eel 在室温下,显幢组织主要是最素体的不锈钢.电偶蟠左的氢应力开11.pIvanically-indnced hyd吨enllf阳町配恤电开裂的形成是由于金属中存在着由电偶的阴植贵重的氢和拉傅篮力残余的和外捆的) 马民体mad姐slte碳在铁中过饱和的硬固禧体,具有针状的显微组织特征.马氏体铜lDartensitic steel 为避免形成其他显微组织而以快速冷却速率进行梓火才能获得的显世组织为马氏体的钢.的欧洲腐蚀联合会卧口,属于材料学会.1CaThon H阳seTI:TI11Ce , 1.0由nSW1Y 5DB.UK回到0-901716-9曰
9、:的美国腐蚀工程师协会(ACE).国际性组织.1440South CI四kDT.H口uston.TX 77084-4906. USA 的机动工程师协会(SAE).400 Commonwealth Drive. Warrendale.PA 15096-)001 USA 3 GB/T 20972.3-2008 3.10 抗点蚀当量监pitllna resislllnc:e equlvalent namber FPR数值是用来反映和预示耐蚀合金的抗点蚀能力.它是依据合金化学成分中Cr、Mo、W和N的配比来定.注z详见6.3.3. 11 固藩体soIid soluUon 含两种或两种以上元寰的单一结晶
10、相.3. 12 不曾铜slainl四时宫锦10.S.Yo以上的钢.可能添加其他元素以保证在得特殊的性能.4 符号和缅畸洒GB/ T 20972. 1-2007和G/T20972. 2-2008中确立的以及下列符号和精略语适用于本部分.AYS 实际屈服强度Cl-氯离于CRA 耐蚀合金GHSC 电偶萌发的氢应力开裂HBW 布民硬度HRB B标尺捕民硬度HRC C标尺播民硬度H缸:氢应力开裂PREN 抗点蚀当量数PWHT 焊后热处理cu. COz分压H,S Hz5分压R5RT 谊动应变速率试验so 元素硫5SRT 慢应变速率试验UNS 统一编号系统5 舍葡化氢环撞中最晌酣蛐合金和真他含金抗开羁性能的
11、圄噩耐蚀合金和其他合金在含硫化氢环境中的开裂行为受下列因素相直作用的综合影响.这些因素包括=4 一一材料的化学成分、强度、热处理、显徽组织、制造方法和材料的最终状态E一一硫化氢分压或其在水相中的当量懵解浓度z一一水相的踵度(原位pH:-一氧离子或其他卤离子浓度z-一氧、碗就其他氧化剂的存在s-一暴露温度z一一材料在使用环境中的抗点蚀性能a-电俩的影响z一一总拉伸应力外加应力加残余应力, 四月20972.3-2008一一暴露时间.当使用本部分来选择含硫化氢环境中油气开来系统的适当材料时,应考虑这些因素.6 舍面也氢环境中酣由含金和莫他含金抗ssc、SCC和GHSC的评定和选择6. 1 总贝IIJ
12、应按照预期使用环境的要求来选择抗SSC、SCC和GHSC的耐蚀合金和其他合金.符合本部分要求的耐蚀合金或其他合金在规定的环境使用限制肉是抗开型的.这些限制取诀于材料类型或具体的单-合金.为了佳评定和或选择耐蚀合金和其他合金,可要求设备购买方向设备供应商提供设备计划暴露条件的相关资料.在确定含瞌化氢环捷的苛刻程度时,还应考虑在系统运行失常或停工等期间可能发生的暴露条件.该暴露条件可能包括非缰冲的低pH玲提水和用于生产井增产的酷檀.在有增产酸罹情况下,应考虑逼排期间出现的环境条件.应使用附录A或按附录B通过成功的实验室试验评定来选择耐蚀合金和其他合金.基于满意的现场使用经验的评定也是允许的.该评定
13、应遵循GB/T20972. 1-2007的规定.在附录A中,用材料类别来表示材料.用材料类型在成分的限制范围内)或单一合金来表示每一类别内的合金.附录A给出了抗开型合金允许的冶金状态和有关硫化氢分E、温度、氯离子撞度和元素硫的环境限制.对于在比附录A给出的环境限制更苛刻的操作条件下使用的耐蚀合金或其他合金,可通过试验进行评定.对于在不同于附录A所结出的冶金状态(较高的强度,变换了热处理等下使用的耐蚀合金或其他合盒,同样地也可以通过试验进行评定.撞附录B进行的评定文件应符合GB/T20972. 1-2007第9章的要求.设备使用者应对评定(见8.2.引进行核实并保留材料选择的支持性文件.6.2
14、材料性酶的评定6.2. 1 母材的砸度如果规定做母材的硬度测试,应做足够的硬度测试才能确定被割耐蚀合金或其他合金的真实硬度.如果邻近位置的几个读数的平均值世有超过本部分规定的允许值,同时单个读敢不大于规定硬度值2个HRC,则单个的HRC击鼓允许大于本部分的规定.该要求同样适用于本部分规定的其他硬度测试方法或制造规范中参照的其他硬度测试方法.对取决于材料的其他标尺的硬度读数转换,使用者可以建立所需要的转换表.注.GB/T20972中设有规定母钳硬度试验的数量和位置.6.2.2 焊疆的抗开型性能6.2.2.1 总则耐蚀合金和其他合金在焊接时发生的冶金变化会影响它们对SSC、SCC和或)GHSC的敏
15、感性.焊接接头可能比其相连的母材具有更大的开裂敏感性.设备使用者可允许焊件的开型撞撞性控制在生产系统安全使用条件的限制范围内.为藐得摘足要求的抗腐蚀性和抗开型性.宣撞照成功的实践经验来选择焊接工艺和焊接材料.焊接应按供应商和购买方都同意的适当规范和标准进行.焊接工艺规程(WPS)和焊接工艺评定报告(PQR)应易于设备使用者检查.焊接PQR应包括文件形式的证据,证明至少在和建议使用环境一样苛刻的条件中具有令人满意的抗开裂性能.这些证据应以下列-条或多条为基础E一-符合酣景A对具体材料类别的要求和建议(6.2.2.2和6.2.2.3), 一一按照附录B进行焊锺杭开裂评定试验z3 GB/T 2097
16、2.3-2008 现场实践的证明文件,可仿散GB/T20972. 1 2007中对母材的规定.附是A中结出的要求和建议可能不适合设备和部件制造中母材和焊接金属的所有组合,为确保焊件在应用时能具有足够的抗ssc、旦x和GHSC性能,设备使用者可要求成功的抗开裂试验的证据来作为焊接E艺评定的一部分.6.2.2.2 按照附录A.基于噩噩的焊接工艺部26.2.2.2.1 总则如果在附录A中街现定,对于踵性环境的焊接工艺评定应包括按照6.2.2. 2. 2、6.2.2.2.3和6.2.2.2.4,进行的硬度试验-6.2.2.2.2 埠撞工艺评定中的砸度过黯方法焊接It:评定中的硬度试方法应按GBT434
17、0. 1规定的雄氏HVI0或HV5进行.或按照GH T 230.1用15标尺的描氏踏进行.使用其他硬度检测方法应绝食备使用者的同意.6.2.2.2.3 埠撞工艺评定中翩.世对撞焊缝、角焊锺、修孙鞠部褂蜡透焊锺及覆盖层焊缉的硬度测试IltflG/.T 20972. 2-2008的7.3.3.3进行.6.2.2.2.4 焊锺砸11盹碰收准则附i.A中给出的晴盟会金或其他合金的焊锺硬度验收准则适用于挂附隶A选用的所有合金.也可通过悍接试样成功的抗汗裂试验来建立硬度验lr:准则,试验应按照附录B进行.6.2.2.3 撞踊附录A.恶用英他谊验方法的埠撞工艺评定为确保焊锺具有是侈的抗开型性髓,酣录A的材料
18、提到中提供了果用其他试验古法的要求和建议.6.2.3 与其他制造方革幅美的抗开疆性能除焊接外.对于由焊接以外其他制造方法引起晴金变化的耐恤合金和其他合盒,应把受制造影响的材料的抗汗型性能评定试瞌现定为制造工艺评定的一部分圄如果在凰品中街任何幌路嘀阮(HAZ)属存,应规定评定试验作为气割和或切割工艺评定的一部分.6.2.2中的要求甜黯幢准则应既适用于制造方法又适用于气割和t或切割工艺的评定试验,6.2.2.2.3提供fM制造方法或气割糊(草切割工艺的硬度测试要求的相应说明.用于评价和试验的试悻.其状幸自取佯位?U盖得到设备使用者的同意.6. 3 PRE PRE ( F IMJ、川缸挂F列公式计算
19、zF峭l:=: u., -+- 3. 3( U、:,. 0.5也、于16也式中=叭,含金中锚的质让分数.用金最组成的百分散表示zU,!Q 含金中锢的质量分数.用金w:组成的百分散表示zu.w 合金中鹤的质址分数.用全址组成的百分数茬,后zu.、合金中划的质址分数.用全让组成的百分撞在l.i主;PRF.何苦F变:.它的f.t出完全足为ri.li是旬EE挟惊锚锢当撞合金在培解衡x化岛和氧的环堤中t姐在海水中】的抗点l:!.性能i量放值盈;在街用.但不能直撞在示出在食昆化主t油田环稳中的缸嘴烛佳能7 购买信息和标记7. 1 国实材料应提供的信息7. 1. 1 制定国兴刷刷的技术现幅括时4能耐要设备使
20、用者、设备供应商相材料供应商之间进行合作和6 资料交流,以确保购买的材料符合GB/T20972. 1-2007和本部分的要求.7. 1. 2 应提供下列信息=-一首选的材料类型和(或级别(如果已知); 一-设备类型(如果已知)I 一一参考本部分的条串t;一一选择抗开裂材料的验收根据见第6章hGB月20972.3-20087. 1. 3 设备使用者和设备供应商或材料供应商可以商定,呆用适当的评定试验来选择未在附录A中说明和或列出的琦蚀合金和其他合金.如果由买方打算使用这些协议,在购买材料植技术规蜡书中应清楚地说明与扩充范围和评定方法相关的附加信息.这些信息包括=-SSC.SCC相璋)GH鼠、试验
21、的要求见第6章和酣录B);一-特定融性环境使用的主悻条件47. 1. 4 购买材料所需的信息璋辄适当的数据表中.推荐的精式参见附录C.7_ 2 标记符合本部分的材料应真有荷追翻性.量好在交货前作标记.适当的标签或文字资料也是可以接受的方式.对按照附最B评窍合梅和选择的特定应用的材料,其可追捆住还应包括特定应用的相关环境条件.设备使用者可以要求设备或材料供应商提供文件.文件包括设备或部件使用的材料以且本部分规定的对材料使用环踵的限制.附法C中的表楠提供J用于柑饵识别的标识.7 G8/T 20972.3-2008 附景A规范性附录抗环撞开霉的耐饱含金和真他合金包括寝A.l附景A的材料选择囊使用植面
22、A.l 总则A. 1. 1 材料羹到耐蚀含金或其他合金见6.口的材料类别如下:一一奥氏体不锈钢(材料类型和单一合金)(见A.2);-一离合金奥氏体不锈钢材料类型和单一合金)(见A.3), 一一固禧镰基合金材料类型和单一合金)(见A.4)1一一铁素体不锈钢材料类型)(见A.5);一一马氏体不锈钢单一合金)(且A.的z一一班相不锈钢(材料类型)(见A.7), 一一沉淀硬化不锈钢单-合金)(见A.8); 一一沉症硬化镰基合金单一合金)(见A.9);一一钻基合金(单一合金)(见A.10) ; 一一敏合金和钮合金(单一合金)(见A.ll),-一铜基和铝基合金(材料类型)(见A.12).只要满足A.l.
23、2 ,A. 1. 3、A.1.4和A.l.5的要求,表A.l到表A.42中列出的耐蚀合金和其他合金可在表中绘出的的环境限制内使用,而不用再进行抗ssc、旦:c和GHSC开裂试验.A.12包含了铜和铝合金的使用信息.A.13包含了镀层、覆盖层和耐磨合金的使用建议.注z列出的材料和给出的环挽限制是初列于NACEMR 0175-2003中.A.1.2 化学属份的限制耐蚀合金或其他合金的使用者应确保所用材料的化学分析满足SAE-ASTM(统一编号系统中的金属和合金中的材料分析要求(见附录D).为遵照本部分的要求,材料还应符合正文和(或)所属材料类别表中的所有规定A. 1.3 抗开裂的环辅相冶金阻.JA
24、. 2. 2到A.11. 2包含了材料用做任何设备或部件时所受环境限制的材料选择表,通常也包含了材料用做指定设备或部件时所受桂少环境限制的材料选择表.材料选择表列出了关于温度、PH沪、Cl-,pH、的应用限制,这些限制都共同应用.表中所用的pH相当于最小原位pH.注1,本附录表中,用于质量浓度的国际单位制单位为毫克每升z通常在美国习惯使用的单位是用百万分之一(ppm)来表示.注2:GB/ T 20972. 2-28附录C绘出了5的计算.注3;GB/T 20972. 2-2008附录D输出了pH的计算.注4.材料选篝表是在假设使用环撞中无氧存在的条件下制定的.在表中不能对变量的具体限制做规定,但
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