Matériau en acier au carbone pour les applications de corrosion par sulfure d'hydrogène

Le sulfure d'hydrogène H₂S est un composé inorganique incolore, inflammable, soluble dans l'eau, un gaz acide. La corrosion par le sulfure d'hydrogène fait référence aux oléoducs et gazoducs contenant une certaine concentration de sulfure d'hydrogène (H2S) et à la corrosion par l'eau. Le H₂S se dissout dans l'eau et devient acide, ce qui entraîne une corrosion électrochimique, des piqûres locales et la perforation des pipelines. Les atomes d'hydrogène générés dans le processus de corrosion sont absorbés par l'acier et enrichis dans les défauts métallurgiques du tuyau, ce qui peut entraîner la fragilisation de l'acier et l'apparition de fissures, conduisant à la fissuration. Les pipelines et les équipements des champs de pétrole et de gaz acides contenant du H₂S ont souvent fait l'objet de déchirures soudaines ou de ruptures fragiles, de fissures dans les zones de soudure et d'autres accidents, qui sont principalement dus à la fissuration induite par l'hydrogène (HIC) et à la fissuration sous contrainte due au sulfure (SSC).

Les facteurs affectant la corrosion du H₂S comprennent la concentration de sulfure d'hydrogène, la valeur du PH, la température, le débit, la concentration de dioxyde de carbone et d'ions chlorure (C1-), etc. Un environnement humide de corrosion sous contrainte par le sulfure d'hydrogène est constitué si les conditions suivantes sont réunies :

• La température du fluide n'est pas supérieure à 60+2P ℃, P étant la pression manométrique du fluide (MPa) ;
• B la pression partielle du sulfure d'hydrogène n'est pas inférieure à 0,35mpa ;
• Le milieu contient de l'eau ou la température du milieu est inférieure à la température du point de rosée de l'eau ;
• Milieu avec PH inférieur à 9 ou cyanure.

Les résultats montrent que pour l'acier allié, lorsque la résistance ou la dureté de l'acier est la même, la microstructure de distribution uniforme de petits carbures sphériques peut être obtenue par un revenu à haute température après la trempe, et la résistance à la corrosion par H2S est meilleure qu'après le revenu. La forme des inclusions est également importante, en particulier la forme des MnS, car les MnS sont sujets à la déformation plastique à haute température, et la feuille de MnS formée par laminage à chaud ne peut pas être modifiée au cours du traitement thermique ultérieur.

Les éléments Mn, Cr et Ni sont ajoutés à l'eau. acier au carbone pour améliorer la trempabilité, en particulier le Ni. On pense généralement que l'élément Ni est bénéfique pour la ténacité de l'acier allié, mais le surpotentiel de réaction d'évolution de l'hydrogène de l'acier Ni est faible, l'ion hydrogène est facile à décharger et à réduire pour accélérer la précipitation de l'hydrogène, de sorte que la résistance de l'acier Ni à la corrosion sous contrainte par les sulfures est médiocre. En général, l'acier au carbone et l'acier allié doivent contenir moins de 1% ou pas de nickel. Les éléments tels que Mo, V, Nb, etc. qui forment des carbures stables dans l'acier.

Les normes ISO 15156-2, ISO 15156-3 ou NACE MR0175-2003 ont limité les conditions environnementales permettant d'éviter l'apparition de la corrosion sous contrainte. Si ces conditions ne sont pas remplies, des essais HIC et SSC doivent être réalisés et d'autres normes pertinentes doivent être respectées. La norme MR-01-95 de l'American Corrosion Institute (NACE) stipule que pour prévenir la corrosion fissurante sous contrainte due au sulfure (SSCC), il convient d'utiliser de l'acier ordinaire (teneur en nickel inférieure à 1%) d'une dureté inférieure à Rockwell HRC22 ou de l'acier au chrome-molybdène trempé d'une teneur en nickel inférieure à HRC 26.

En outre, il existe d'autres restrictions :

• Impuretés dans l'acier : soufre ≤ 0,002%, P≤0,008%, O≤ 0,002%.

• Dureté inférieure à 22HRC, limite d'élasticité inférieure à 355MP, résistance à la traction inférieure à 630MPa.

• La teneur en carbone de l'acier doit être réduite autant que possible pour satisfaire aux propriétés mécaniques de la tôle d'acier. Pour l'acier à faible teneur en carbone et l'acier au carbone et au manganèse : CE≤0,43, CE=C+Mn/6 ; Pour les aciers faiblement alliés : CE≤045 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

Plaque d'acier：SA387 Gr11(HlC), SA387 Gr12(HlC), SA387 Gr22(HlC), SA516 Gr65(HlC), SA516 Gr70(HlC) ;

Tube en acier : API 5CT H40, J55, L55, C75(1,2,3), L80(type 1), N80(type Q/T), C95(type Q/T), P105, P110 Q/T) ; API 5L grade A, grade B, X42X46, X52 ; ASTM A53, A106(A, B, C)

Les tubes et plaques en acier au carbone disponibles pour les applications H₂S