本标准规定了含硫化氢油气田地面设施用金属材料抗硫化物应力开裂和(或)抗应力腐蚀开裂的金属材料及制造工艺的要求。 本标准适用于与含硫化氢介质接触的地面设施，如石油货天然气井场、集气站、处理厂的工艺设备和采、集气管线等。 SY/T 0599-2006 天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求 SY/T0599-2006 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS75.2000
备案号：19096—2006
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T0599-—2006
代替SY/T0599-1997
天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求Metallic material requirements on resistance to sulfide stress crackingand stress corrosion cracking for natural gas surface equipment(NACE MR 0175: 1991，NEQ)
2006—1103发布
国家发展和改革委员会
2007-04-01实施
2规范性引用文件
3术语和定义
总则·
碳钢、低合金钢
6耐蚀合金及其他合金
7酸性天然气地面设施用材料
8用于酸性环境材料的评定·
附录A（资料性附录）原位pH值的确定附录B（资料性附录）
附录C（规范性附录）
附录D（规范性附录）
附录E（规范性附录）
附录F（资料性附录）
附录G（资料性附录）
H2S分压、CO2分压的确定
用于酸性环境的金属材料
评定碳钢和低合金钢抗SSC性能的实验室试验程序SY/T0599—2006
评定耐蚀合金及其他合金抗SSC，SCC，GHSC性能的试验程序....UNS合金材料的化学成分
条文说明
SY/T 0599---2006
本标准代替SY/T0599-1997《天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求》。SY/T0599—1997是在参考了美国腐蚀工程师协会标准NACEMR0175：1991《油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料》的基础上制定的。本次修订总结了多年来酸性油气田防止硫化物应力开裂的科研与生产实践经验，并参考了NACEMR0175/ISO15156-1（2001）《石油和天然气工业-油气开采中用于含硫化氢环境的材料第1部分：选择抗裂纹材料的一般原则》、NACEMR0175/ISO15156一2（2003）《石油和天然气工业-油气开采中用于含硫化氢环境的材料第2部分：抗开裂碳钢和低合金钢及铸铁的使用》、NACEMR0175/ISO15156-3（2003）《石油和天然气工业-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（CRAs）和其他合金》。本标准与SY/T0599--1997相比，主要变化如下：a）标准的名称改为《天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求》b）对酸性环境重新进行了定义，并对严重程度进行了分级。c）将SY/T0599一1997的材料分为碳钢、低合金钢和耐蚀合金及其他合金分别进行叙述。d）增加了“原位pH值的确定”、“HzS分压、CO分压的确定”、“用于酸性环境的金属材料”、“评定碳钢和低合金钢抗SSC性能的实验室试验程序”、“评定耐蚀合金及其他合金抗SSC，SCC，GHSC性能的试验程序”、“UNS合金材料的化学成分”和“条文说明”。e）增补了抗硫化物应力开裂和（或）应力腐蚀开裂的材料。本标准的使用者在将本标准的内容外推超过它的使用范围时，应谨慎从事。本标准的附录C、附录D、附录E为规范性附录，附录A、附录B、附录F和附录G为资料性附录。
本标准由石油工程建设专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位：中国石油集团工程设计有限资任公司西南分公司。本标准主要起草人：施岱艳、宋德琦、姜放、周平、王秦晋、杨朔、邓红、曹晓燕、夏永生、傅贺平。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：SYJ12—1985;
—SY/T0599-1997。
1范围
天然气地面设施抗硫化物应力并裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求SY/T0599-2006
本标准规定了含硫化氢油气田地面设施用金属材料抗硫化物应力开裂和（或）抗应力腐蚀开裂的金属材料及制造工艺的要求。
本标准适用于与含硫化氢介质接触的地面设施，如石油或天然气井场、集气站、处理厂的工艺设备和采、集气管线等。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB150钢制压力容器
GB/T228金属材料室温拉伸试验方法GB/T230.1金属洛氏硬度试验第1部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）
GB/T231.1金属布氏硬度试验
位第1部分：试验方法
GB/T699
GB/T700
GB/T710
GB/T 711
GB/T984
GB/T1172
GB/T1220
GB/T2965
GB/T3077
优质碳素结构钢
碳素结构钢
优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带优质碳索结构钢热轧厚钢板和宽钢带堆焊焊条
黑色金属硬度及强度换算值
不锈钢棒
钛及钛合金棒材
合金结构钢
GB30871
低中压锅炉用无缝钢管
GB/T4237不锈钢热轧钢板
GB/T4340.1金属维氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T5231加工铜及铜合金化学成分和产品形状高压锅炉用无缝钢管
GB5310
GB6479
高压化肥设备用无缝钢管
GB6654压力容器用钢板
GB/T9711.3石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分：C级钢管GB/T12229通用阀门碳素钢铸件技术条件GB/T15008耐蚀合金棒
GB/T15970.2金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第2部分：弯梁试样的制备和应用GB/T15970.7金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验SY/T6601耐腐蚀合金管线钢管
SY/T0599—2006
JB4726压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4728压力容器用不锈钢锻件
JB/T3168.1喷焊合金粉末技术条件TG166有色金属及其合金的热处理Q/YCS813YC7抗HS合金
Q/YCS426YC1高压阀芯阀座用合金APISpcc5I，管线钢管规范
EFC17:2002用于油气开采的耐蚀合金：在酸性环境中应用的一般要求和试验方法NACEMR0175/ISO15156石油和天然气工业-油气开采中用于含硫化氢环境的材料NACETM0177：1996H2S环境中抗特殊形式的环境开裂材料的实验室试验方法NACETM0198酸性油气田中筛选抗应力腐蚀开裂的耐蚀合金的SSRT法3术语和定义
下列术语和定义适用予本标准。3.1
硫化物应力开裂（SSC）sulfidestresscracking在有水和H2S存在的情况下，与腐蚀和拉应力［残留的和（或）外加的」有关的一种金属开裂。注：SSC是氨应力开裂（HSC）的一种形式，它与在金属表面的因龄性腐蚀所产生的原子氢引起的金属跑性有关。在硫化物存在时，会促进氢的吸收。原子氢能扩做进金底，降低金底的韧性，增加裂纹的敏感性。高强度金属材料和较硬的焊缝区域易于发生SSC。3.2
应力腐蚀开裂(SCC)
stress corrosion cracking
在有水和H2S存在的情况下，与局部腐蚀的阳极过程和拉应力（残留的或施加的）相关的一种金属开裂。
注：氮化物和（或）红化剂和高温能增加金产生应力腐蚀开裂的敏感性。3.3
氢应力开裂（HSC）
hydrogen stress cracking
金属在有氢和拉应力（残留的或施加的）存在的情况下出现的一种裂纹。注1：HSC描述了一种产生在对SSC不敏感的金属中的一种裂纹。这种金属作为阴极和另一种活跃腐蚀的金属成为阴极形成电偶，在有氢时，金属就可能变脆。术语电偶诱发的氢应力开裂（GHSC）就足这种机理的开裂。
注2：GHSC（galvanically一inducedhydrogenstress-cracking）开裂的形成是由于金属中存在若由电偶对的阴极诱发的氢和拉伸应力［残留的和（或）施加的]。3.4
氢致开裂（HIC）hydrogen-inducedcracking当氢原子扩散进钢铁中并在陷阱处结合成氢分子（氢气）时，所引起的在碳钢和低合金钢中的平面裂纹。
注：裂纹是由于氢的聚集点压力增大而产生的。氢致开裂的产生不带要施加外部的应力。能够引起HIC的聚集点常常在于钢中杂质水平较高的地方，那是由于杂质偏析和在钢中合金元索形成的具有较高密度的平面型爽和（或）具有异常显微组织（如带状组织）的区域。这种类型的氢致开裂与焊接无关。3.5
阶梯裂纹(SWC)
stepwise cracking
在钢材中连接相邻平面内的氢致开裂的一种裂纹。注：这个术语摧述了裂纹的外貌。连接氢致开裂而产生的阶梯裂纹取决于裂纹间的局部应变和裂纹周钢由于2
溶解的氢引起的脆性。HIC/SWC往往与生产钢管和容器的低强度钢板有关。软区开裂(SZC)
softzonecracking
SSC的一种形式，可能出现于钢局部屈服强度低的软区。SY/T
注：在操作载荷作用下，软区可能会屈服，并局部累计塑性应变，使在别的情况下抗SSC的材料发生S敏感性增加。这种软区最有代表性的是与碳钢的焊接有关。应力定向氢致裂纹（SOHIC)
stressorientedhydrogen-inducedcracking大约与主应力（残余的或施加的）方向垂直的一些阶梯小裂纹，使已有的HIC裂纹像连接起来的（通常细小的）一组裂纹。注：这种开裂可被归类为由外应力和氢致开裂周围的局部应变引起的SSC。SOHIC与SSC和HIC/S：在纵炬缝钢管的母材和压力容器焊缝的热影响区都观赛到SOHIC，SOHIC并不是一种常见的现象：其通常与低强度铁体钢管和压力容器用钢有关。3.8
酸性环境sourservice
暴露于含有H2S并能够引起材料按本标准所描述的机理开裂的油气田环境。3.9
carbonsteel
碳钢(CS)
包含有碳和非金属元素锰以及其他残余合金元素的铁碳合金，但不包括为了脱氧而有意加人的定量的元素［通常是硅和（或）铝］。注：石油工业中所用碳钢的含碳量通常低于0.8%。3.10
低合金钢lowalloysteel
合金元素总量少于5%（大约含量），但多于碳钢规定的合金元素含量的钢。3.11
耐蚀合金(CRA)
corrosion-resistant alloy
能够耐油气田环境中的一般和局部腐蚀的合金材料，在这种环境中，碳钢会受到腐蚀。3.12
抗点蚀当量数（PREN)
pitting resistance equivalent numberPREN数值（FeREN）用来反映和预示耐蚀合金的抗点蚀能力，根据合金化学成分中Cr，Mo，W和N的比例来确定。
PREN（FPREN）应按式（1）计算：FpREN=Wc+3.3（WM+0.5Ww）+16Wn式中：
Wc-合金中铬的质量分数，%；
WM。合金中钼的质量分数，%;wwW.bzxz.Net
Ww.合金中钨的质量分数，%；
Wn-合金中氮的质量分数，%。
注：PREN有若干变基。它的提出完全是为了反映和预测铁镍铬钼耐蚀合金在有溶解的氯化物和氧的情况下，如在海水中的抗点蚀性能。该数值虽然有用，但不能直接预示在含硫化氢油气田环境中的抗腐蚀性能。4总则
4.1本标推是对在硫化氢环境中油气田地面设施用的金属材料抗SSC和（或）SCC的最低要求。3
SY/T0599---2006
本标准不包括硫化氢引起的电化学失重腐蚀和其他类型的开裂。恶劣的腐蚀环境还可能导致与SSC和（或）SCC机理不同的破坏。例如，由于氢致开裂（HIC）／阶梯裂纹（SWC）、应力定向氢致裂纹（SOHIC）和软区开裂（SZC）使某些用于管线和容器的碳钢或低合金钢失效。因此在酸性环境的设备设计和操作中应按具体情况选择适当的材料或选择适当的焊接工艺和焊材等其他措施加以控制。涉及上述其他类型的开裂的评价见NACEMR0175/ISO15156的相关规定。
注1：当评价在含有H:S的酸性环境中的碳钢钢板及其焊接产品时，还应考虑SOHIC和SZC的发生。尽管这些现象发生很少且未被充分了解，但在碳钢中所引起母材的SOHIC和焊缝热影响区SOHIC和SZC的突然失效，应为使用者所关注。在有硫或氧的工作条件下，这种机理引起的破坏可能性会增大。注2：当评价用于含有微量H,S的酸性环境中的轧制碳钢产品时，还应考HIC/SWC的发生，在工作环境中有铁锈、硫或氧，特别是还有化物同时存在时，增加了破坏的可能性。4.2凡暴露于酸性环境中的金属材料均应满足本标准的规定，否则就可能导致SSC和（或）SCC破坏。对硫化氢高敏感性材料在不太恶劣的环境中也可能发生失效。本标准适用于暴露在龄性环境设备上的所有部件。这些部件受SSC或SCC的破坏主要表现为：a）使设备在继续承压时，不能恢复到正常运转状态。b）危害承压系统的完整性。
c）使设备丧失基本功能。
4.3本标准适用于按常规的弹性准则设计和制造设备所用材料的选择和判定，4.4碳钢或低合金钢发生SSC的酸性环境的严重程度与HzS分压（pH,s）和溶液的pH值有关，用图1进行评价。
HS分压，Pa
0-0区；1SSC1区；2—SSC2区；3-SSC3区图1碳钢和低合金钢SSC的环境严重程度的区域1.0
SY/T 0599--2006
PH,s<0.0003MPa的环境为0区，PH,s≥0.0003.MPa的环境分为SSC1区、SSC2区和SSC3区。
酸性环境的严重程度：SSC3区>SSC2区>SSC1区>0区。在确定含有H2S环境的严重程度时，应考虑在不正常的工作条件下或停工时暴露于未缓冲的低pH值凝析水相时，或者井下增产酸液和（或）反排增产酸液的可能性。注1：原位pH值的确定参见附录A。注2：H,S分压、CO:分压的确定参见附录B，注3：离1中HzS分压低于U.ui3.viPa和离于1MPa的不连续性反映了低HS分压时的不确定性和超出HzS分压范围（包括低和离HS）时钢材性能的不确定性。4.5对耐蚀合金及其他合金材料用于酸性环境条件的限制见第6章，针对不同材料类别规定了H,S分压、温度、氯离子浓度和单质硫的限制。4.6可根据具体情况采用下述一种或多种措施对含H2S油气田地面设施的SSC和（或）SCC进行控制：
a）采用本标准推荐的金属材料与工艺。b）控制腐蚀环境。
c）把金属部件与酸性环境隔离开。4.7本标准推荐的金属材料，是基于它们在实际现场应用和（或）实验室的SSC/SCC试验中，所表现出的抗SSC/SCC性能。
4.8凡符合本标准材料要求的产品，不是在所有条件下均能避免酸性环境所造成的SSC/SCC。如设计、制造、安装、选择或处理不当，都能引起抗SSC/SCC的材料变得对SSC/SCC敏感。4.9硬度要求：母材、焊缝和热影响区的硬度值在决定碳钢和低合金钢的抗SSC性能方面起着重要的作用。控制硬度是一种获得抗SSC性能的可接受方法。本标准采用硬度作为检验和制造的主要质量指标。
硬度测定应按GB/T230.1，GB/T231.1，GB/T4340.1规定进行。硬度换算应按GB/T1172的规定进行。硬度测定应同时符合以下要求：a）应有包括不同位置在内的足够数量的检测点。b）邻近区域读数的平均值不应大于规定的允许值。c）硬度读数的个别值不应超过允许值2HRC。4.10易切削钢：不应使用易切削钢。4.11油气田地面设施用抗SSC和（或）SCC金属材料除应符合本标准外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的规定。
5碳钢、低合金钢
5.1用于0区的钢：通常情况下，在0区这种条件下选择使用的钢材可以不考虑控制措施。但是，在此区域中应考虑以下这些能够影响钢材性能的因素：a)·对SSC和HSC高度敏感的钢材可能开裂。b）钢材的物理和冶金性能影响它固有的抗SSC和HSC性能。c）在没有H2S的液相环境中，强度非常高的钢材可能会发生HSC。当屈服强度高于965MPa以上时，宜对钢材的化学成分和热处理提出要求，以保证在O区环境不出现SSC或HSC。d）应力集中增加开裂的风险。
5.2用于SSC1区的抗SSC钢：允许使用5.3或5.4和附录C中所列的钢材，未列出的钢材应按附录D进行评定。在特定酸性工作环境应用的材料的选择也可以依据有记载的现场经验为基础。满足酸性环境SSC1区技术要求的管线钢的性能如下：5
SY/T0599-—-2006
管线钢应适当限制化学成分以保证良好的可焊性。规定的最低屈服强度（SMYS）为550MPa钢级的管线钢可以接受，且制造和现场焊缝的硬度不应大于300HV。其他的技术要求应符合适当的生产规范。
5.3用于SSC2区的抗SSC钢：允许使用5.4和附录C中所列的钢材，未列出的钢材应按附录D进行评定。在特定酸性工作环境应用的材料的选择也可以依据有记载的现场经验为基础。满足酸性环境SSC2区技术要求的管线钢的性能如下：管线钢应适当限制化学成分以保证良好的可焊性。规定的最低屈服强度（SMYS）为450MPa钢级的管线钢可以接受，且制造和现场焊缝的硬度不应大于280HV。其他的要求应符合适当的生产规范。
5.4用于SSC3区的抗SSC钢。
5.4.1碳钢、低合金钢产品和部件若暴露于SSC3区酸性环境应符合本条的要求。允许使用附录C中所列的钢材，末列出的钢材应按附录D进行评定。热处理工艺、冷加工能强烈地影响碳钢和低合金钢的SSC敏感性。以下各条规定了使碳钢和低合金钢获得满意的抗SSC性能的热处理、冷加工等要求。5.4.2母材成分、热处理和硬度要求：a）含镍量应低于1%。
b）硬度应小于或等于22HRC。
c）碳钢和低合金钢应采用下列一种热处理状态：1）热轧（仅对低碳钢)。
2）退火。
3）正火。
4）正火加回火。
5）正火，奥氏体化，淬火加回火。6）奥氏体化，淬火加回火。
5.4.3冷变形和热应力消除。
5.4.3.1碳钢和低合金钢经冷轧、冷锻或其他制造工艺进行任何冷变形后，导致表面纤维性永久变形量大于5%时，不论硬度多少均应作消除应力热处理。消除应力热久：理温度不应低于595℃。热处，理后的硬度应小于或等于22HRC。5.4.3.2GB3087，GB6479，GB5310的20号钢、20G以及APISpec5LX-42，GB/T9711.3的L.290钢管或化学成分类似的低强度钢管，当冷变形量小于或等于15%时，变形区硬度不大于190HB时，可不作消除应力热处理。
5.4.3.3只有按ISO或API的生产标准规定的工艺条件，才允许冷旋转矫直钢管。如果管子及其管件在小于或等于510℃温度下进行冷矫直，应在最低温度480℃下进行消除应力处理。5.4.4焊接。
5.4.4.1焊接规程除应符合现行国家标准的有关规定外，焊件材料还应符合5.4.2对基体金属材料的要求。
5.4.4.2焊缝和焊接接头硬度测定应该按5.4.5.2的要求执行。5.4.4.3对碳钢、低合金钢可用焊接工艺来控制焊接可变基，通常包括限制母材和填充金属的化学成分和焊接参数。在焊接状态下，焊缝、热影响区和母材金属允许的最大硬度值为250HV（或22HRC)。焊接过的碳钢、低合金钢应在不低于620℃温度下进行消除应力热处理来控制焊接应力。5.4.4.4不应采用可能使熔敷金属中镍含基大于1%的工艺和焊材，除非根据附录D进行SSC评定试验合格之后可以采用。
5.4.5硬度试验方法。
5.4.5.1母材：本标准用洛氏C硬度值（HRC）作为母材验收的主要依据。SY/T
也可采用布氏硬度（HBW）、维氏硬度，（HV）5kg或10kg或其他硬度试验方法，.1172将用这些试验方法测得的硬度值转换成HRC值。如果购买方认可，可以接受以实验为换数据。
5.4.5.2焊接工艺评定的硬度试验方法应按GB/T4340.1，规定的维氏HV10或HV5选：设计压力不大于材料的2/3规定的最小屈服强度（SMYS），并且焊接工艺评定包括焊后然.1用洛氏C硬度试验方法评定焊接工艺。在其他情况下使用洛氏C硬度试验方法评定焊接！备使用者的同意。
焊接工艺评定的硬度根据图2（对接焊缝）、图3（角焊缝）和图4（修补和部分熔透氏硬度进行检查。对接焊缝的HRC硬度试验应按图5进行。其他连接结构的检查可以根据应变而来。
A一焊缝热影响区（浸蚀后可见），B虚线为测量线。注1：2，3，6，7，10，11，14，15，17和19硬度压痕应完全在热影响区内，并月尽量靠近熔败金属与热影响区之间的熔合线。注2：上部的测量线应位于适当位置，使得2和6压痕与瑕后焊道的热影响区或与最后焊道的熔合线的变化轮廊一致。
图2对接焊缝维氏硬度检查方法
5.4.6表面处理：覆盖层、镀层、涂层、衬里等。5.4.6.1渗氮、金属涂层（电镀和非电镀）、转化型涂层、塑料覆盖层和衬里不应用来防止SSC。5.4.6.2碳钢和低合金钢的覆盖层如果采用焊接、银钎焊或喷涂金属等热加工，基体金屑的热处理状态不发生改变时，可用于酸性环境。当基体金属升温超过下临界温度，应进行热处理，使基体金属恢复到本标准规定的基体金属硬度小于或等于22HRC，基体金属的最终热处理状态应符合5.4.2的要求。
5.4.6.3如果采用渗氮表面处理，温度应低于被处理合金的下临界温度，最大深度为0.15mm。5.4.7螺纹：可以使用机械切削加工的螺纹。冷成型（滚压）的螺纹应满足本章有关原材料的热处理及硬度要求。
5.4.8字模压印标志。
5.4.8.1可以字模压印如点、波纹线、圆滑的U形等低应力的标志。7
SY/T0599---2006
A一焊缝热影哟区（没蚀后可见）；B-虚线为测线；C一虚线为测线，平行于滤量线B并穿过焊接金属和焊后热影响区之间的熔合边界。注：3，6，10和12硬度压应完全在热影响区内，并且尽量靠近焊接金属与热形响区之间的熔合线。
图3角焊缝
A一初始焊缝热影响区；B一补焊热影响区；C一虚线为测量线的平行线。注：上部的测量线应位于适当位，使得热影响区的压痕与最后焊道的热影响区或最后焊道的盖面焊熔合线的变化轮一致。
图4补焊和部分熔透焊缝
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