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API-941炼油厂和石油化工厂用高温高压临氢作业用钢美国石油学会出版物941第五版，1997年1月补充件1，1998年4月40-1特殊说明API出版物只能应用于解决具有普遍性的问题。在特定的环境下，还应对照地方的、州的和联邦的法律及法规进行审查。API既不是为雇主、制造商或供应商就健康、安全危害及其防范措施履行其对雇员和有关人员提供培训、警告和装备方面的责任而编写的；也不为他们违反地方的、州的或联邦的法律承担责任。有关特殊材料及相关工况下的安全健康危害及其预防措施的资料，应从该材料的制造商或供应商，或材料的安全数据表中获得。API出版物所包含的内容无论以隐含的方式或明确的方式解释均不能理解为授权制造、销售或可以使用被专利保护的任何方法、设备或产品；也不能理解为出版物内包含的内容能保护任何人免于承担违反专利权的责任。API标准通常至少每五年审查、修订、确认或撤销一次。有时可以在该五年期内一次性地至多延长两年。本出版物自发行日起，五年后就不能再作为有效版本使用，如果有延长期，则自延长期内再版之日起，旧版作废。有关出版物的版本情况可以从API授权部门[电话（202）682-8000]查明。API出版物和资料的汇总目录，每年由API出版并按季更新（API地址是1220LStreet，N.W.,WashingtonD.C.20005）。本文件系按API的标准化程序编写的，并被指定为API标准之一。API标准化程序保证在编制过程中适时地通知有关人员，并确保他们的参与。有关本标准内容的解释或有关本标准的编制程序的问题和意见应直接写信给列在内封面上的各部门负责人，并寄至AmericanPetroleumInstitute,1220LStreet，N.W.,Washington,D.C.20005。欲取得本出版物全部或其中一部分的复制或翻译许可也应和该部门负责人联系。出版API标准的目的是为了便于大众广泛获得经客观证明过的、良好的工程设计和操作的实践准则，并不排除读者可以根据自己良好的工程实践就何时何处采用本标准作出判断。API标准的制订和出版也不想以任何方式禁止任何人应用其它实践准则。制造商若在其符合某API标准标记要求的设备或材料上加盖标记，就应对其符合该标准的所有要求负全部责任。对于这些产品实际上符合所采用的API标准与否，API既不予说明，也不提供担保和保证。版权所有。未经出版者书面同意，不得对API文件的任何部分复印、储存在检索回40-2收系统，亦不得以电子、机械、录象、记录或其他手段进行传输。请和API出版服务部的出版部门联系。地址：1220LStreet，N.W.,Washington,D.C.20005。目录0简介1范围2引用文件2．1标准2．2其它引用文件3．操作极限3．1确定操作极限的基准3．2新设备的材料选择4高温氢侵蚀的形式4．1总则4．2表面脱碳4．3内部脱碳和裂纹5高温氢侵蚀的影响因素5．1全液相烃环境下的氢侵蚀5．2孕育期5．3一次应力的影响5．4二次应力的影响5．5热处理的作用5．6不锈钢复合层和堆焊层的作用6检查6．1高温氢侵蚀的检验40-3附录A—0.5Mo钢的高温氢侵蚀附录B—1.25Cr-0.5Mo钢的高温氢侵蚀附录C—2.25Cr-1Mo的高温氢侵蚀附录D--高温氢侵蚀的检查表附录E—对提供新资料的要求插图1—临氢作业用钢防止脱碳和裂纹的操作极限2—0.5Mo钢在高温临氢作业中发生的内部脱碳和裂纹3—高温临氢作业中碳钢的初始腐蚀时间A-1–高温临氢环境下C-0.5Mo和Mn-0.5Mo钢的操作经历A-2–钼和微量元素在高温临氢作业用钢中的作用A-3--高温临氢作业中的0.5Mo钢出现侵蚀的时间B-1–1.25Cr-0.5Mo钢在图1相应曲线之下经历高温氢侵蚀的操作条件C-1--2.25Cr-1Mo钢在图1相应曲线之下经历高温氢侵蚀的操作条件表格A-1–C-0.5Mo钢在图A-1相应曲线之下,经历高温氢侵蚀的操作条件B-1--1.25Cr-0.5Mo钢在图1相应曲线之下出现高温氢侵蚀的经历C-1--2.25Cr-1Mo钢在图1相应曲线下出现高温氢侵蚀的经历D-1--高温氢侵蚀检验方法汇总表D-2--高温氢侵蚀检验方法汇总表40-4前言API出版物可供任何希望使用者采用。本学会已尽了一切努力以保证出版物内数据的准确性和可靠性。但是,本学会对出版物不解释、不担保或不承担责任；并明确表示对使用本出版物引起的任何损失或损害，对与本出版物有矛盾而违反了联邦、州或市的规定，本学会不承担任何义务或责任。请提出修改意见并提交制造、销售和市场部负责人。寄至美国石油学会，1220LStreet，N.W.,Washington,D.C.20005。40-5炼油厂和石油化工厂高温高压临氢作业用钢0简介a.本推荐准则对钢抵抗高温氢侵蚀的能力进行了论述。除高温氢侵蚀外，低温下由于水样腐蚀机理或金属的加工，如：焊接或电镀等招致氢进入钢中，也会引起钢的损伤。下面几种低温氢损伤的形式已在其它工业出版物[1，2，3]中进行了定义和论述。b.氢脆（HE）c.氢致应力开裂（HSC）d.硫化物应力开裂（SSC）e.氢鼓包f.氢诱导开裂（HIC）g.应力导向氢诱导开裂（SOHIC）在通常的温度下，即使是高压下，氢气分子也不能渗入钢中。碳钢是在2000psi（14MPa）下输送氢气筒体的标准用材，许多经焊后热处理的碳钢制压力容器已在10000psi（69MPa），430°F（221°C）条件下成功连续使用。然而，在相同条件下，当氢分压较高和温度适中操作时，就有一些承受高应力的碳钢和硬化钢由于氢脆而发生了开裂。对于按照ASME“锅炉压力容器规范”制造的碳钢设备，推荐的常温下的最大氢分压为13，000psi绝压（90MPa），只要上述低温氢损伤不发生，在低于这个压力下碳钢设备就能够满意地操作。几乎没有得到高于这个压力的操作和经验数据。如果工厂打算在氢分压为13，000psi绝压（90MPa）以上操作时，应考虑采用带信号孔的奥氏体不锈钢衬里的壳体。在高温下，氢分子分解成原子形式，它能够容易地进入到钢材中，并进行扩散。在这些条件下，氢在钢中的扩散是很迅速的。如第4节所述，高温氢侵蚀的形式，氢可以与钢中的碳发生反应，引起表面脱碳和内部脱碳以及微裂。这种氢的损伤形式称为高温氢侵蚀。1范围本推荐准则汇总实验结果和来自操作装置的实际数据,建立起高温高压下临氢环境中碳钢和低合金钢的操作极限。同时也讨论了高应力、热处理、化学成分和复合层对高温和高压下的钢材抗氢能力的影响。本推荐准则适用于炼油厂、石油化工厂和化工厂在高温和高压下加工氢或有含氢流体40-6的设备。本推荐准则中的导则也适用于那些氢处理装置，如合成氨、甲醇、食用油和高级乙醇等等。加氢工艺通常要求采用一些标准和材料，而这些标准和材料在炼油工业的其它操作中并不是得到保证的。在某些高温和氢分压组合下，碳钢在化学和冶金方面都发生变化，这些在发展阶段就会影响安全操作。在这种条件下，应采用含铬和钼的合金钢。本推荐准则讨论的钢材在给出的导则内操作具有抵抗高温氢侵蚀能力。然而，它们可能并不抵抗其它诸如出现在蒸汽中或在高温氢侵蚀范围内的其它冶金损伤机理的腐蚀。本推荐导则也不涉及钢材在高压临氢环境操作中，迅速冷却而可能造成的损伤（即：加氢反应器需要脱气处理的可能），仅详细讨论钢材的抗高温氢侵蚀能力。2引用文件2．1标准除特殊说明外，下列标准和规范均指最新版本，并在规定范围内组成本推荐准则的一部分。ASME锅炉与压力容器规范，第II篇，“材料”（A部分，“铁基材料”和D部分“性能”；第III篇《核动力工厂部件设计准则》和第Ⅷ篇《压力容器》第1分篇和第2分篇。压力管道规范，ASME/ANSIB31.3,“化工厂和石油炼厂管道”2.2其它引用文件此外，本出版物还参考了下列出版物：1．NACEInternationalTechnicalCommitteeReport8X294,”ReviewofPublishedLiteratureonWetH2SCrackingofSteelsThrough1989.”2．NACEInternationalTechnicalCommitteeReport8X194,“MaterialsandFabricationPracticesofNewPressureVesselsUsedinWetH2SRefineryService.”3．NACEInternationalStandardRP0472-95,MethodsandControlstoPreventIn-ServiceEnvironmentalCrackingofCarbonSteelWeldmentsinCorrosivePetroleumRefiningEnvironments.4．G.A.Nelson,“HydrogenationPlantSteel,”Proceedings,1949,Volume29M,AmericanPetroleumInstitute,Washington,D.C.,pp.163-174.5．W.A.Pennington,TransactionsoftheAmericanSocietyforMetals,1946,Volume37.40-76．E.E.FletcherandA.RElsea,DefenseMetalsInformationCenterReport202,BattelleMemorialInstitute,Columbus,Ohio,19647．APIPublication945,AStudyoftheEffectsofHighTemperature,High-PressureonLow-AlloySteels,AmericanPetroleumInstitute,Washington,D.C.,1975(outofprint).8．F.K.Nanmann,“InfluenceofAlloyAdditionstoSteeluponResistancetoHydrogenUnderHighPressure,”TechnischeMitteilungenKrupp,Volume1,Number12,1938,pp.223-234.9．APIPublication940,SteelDeteriorationinHydrogen,AmericanPetroleumInstitute,Washington,D.C.,1967(outofprint).10．R.D.MerrickandC.J.Maguire,“MethaneBlisteringofEquipmentinHighTemperatureService,”PaperNo.30presentedattheannualmeetingoftheNationalAssociationofCorrosionEngineers,March1979.11．I.Class,“PresentSteelofKnowledgeinRespecttothePropertiesofSteelResistanttoHydrogenUnderPressure,”StahiundEisen,Volume80,pp.1117-1135.12．R.P.Jewett,“EffectofGaseousHydrogenontheMechanicalPropertiesofMetalsUsedinthePetroleumIndustry,”1979Proceedings-RefiningDepartment,Volume58,AmericanPetroleumInstitute,Washington,D.C.,pp.151-160.13．T.Nnmura,K.Murayama,andM.Matsushita,“SampleTestResultsofAllLiquidPhaseHydrogenAttack,”JapanEnergyCorporation,presentedtotheA