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應(yīng)力腐蝕廣泛存在于石油化工行業(yè)中,其對生產(chǎn)設(shè)備的破壞為最危險的破壞形式之一。據(jù)報道，目前國外因設(shè)備腐蝕造成的生產(chǎn)事故約占全部事故的1/3以上，其中高溫腐蝕破壞事故竟高達78%，主要是因為應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆而引起的，僅應(yīng)力腐蝕斷裂就占腐蝕事故的35%，這引起了人們的重視和關(guān)注。下面小編就和大家說說硫化氫應(yīng)力腐蝕的影響因素及預(yù)防措施。

1、應(yīng)力腐蝕的定義及特點

金屬材料在拉應(yīng)力和特定的腐蝕介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。由拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用而引起的低應(yīng)力脆性斷裂稱為應(yīng)力腐蝕(SCC)網(wǎng)。應(yīng)力腐蝕開裂與單純由機械應(yīng)力造成的開裂不同，它在極低的負荷應(yīng)力下也能產(chǎn)生開裂；它與單純由腐蝕引起的開裂也不同，腐蝕性極弱的介質(zhì)也能引起應(yīng)力腐蝕開裂。金屬材料的應(yīng)力腐蝕破裂還有一個特點是金屬的開裂與金屬本身厚度無關(guān)。常見的厚度大腐蝕也慢(均勻腐蝕)的情況在這里不適用。因此，靠增加金屬厚度來延緩應(yīng)力腐蝕破裂幾乎是無效的。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的材料和介質(zhì)并不是任意的，只有二者是某種組合時才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕。常見的應(yīng)力腐蝕開裂體系有以下幾種：（1）堿脆；（2）不銹鋼的氯離子應(yīng)力腐蝕開裂；（3）不銹鋼連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂；（4）硫化物腐蝕破裂。

2、硫化物腐蝕開裂產(chǎn)生的條件

金屬在同時含有H2S和水的介質(zhì)中發(fā)生的應(yīng)力腐蝕開裂即為硫化物腐蝕開裂，簡稱硫裂。發(fā)生硫裂所需的時間短則幾天，長則幾個月到幾年不等，硫裂的裂紋較粗，分支較少，多為穿晶型，也有晶間型和混合型。發(fā)生硫裂所需的H2S濃度很低，只要略超過1mg/kg，甚至在小于1mg/kg的濃度下也會發(fā)生。H2S應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生，必須具備以下幾個條件：

（1）存在腐蝕環(huán)境。介質(zhì)中含有液相水或處于水的露點溫度以下,H2S分壓不小于0. 35 kPa。pH值小于6或有氰化物存在,溫度為0~65 C等；

（2）結(jié)構(gòu)材料中必須存在拉應(yīng)力；

（3）材料同腐蝕環(huán)境的相互搭配，如濕H2S對高強度鋼的應(yīng)力腐蝕。

3、H2S應(yīng)力腐蝕部位、形態(tài)及基本類型

濕H2S在容器中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,其腐蝕形態(tài)為均勻腐蝕，表現(xiàn)形式為內(nèi)壁氫鼓泡及焊縫處的硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。其基本類型可分為：（1）硫化物應(yīng)力腐蝕裂紋(SSC)，通常發(fā)生在焊縫與熱影響區(qū)的高硬度區(qū)；（2）氫鼓泡(HB)，產(chǎn)生不需外加壓力；（3）氫誘發(fā)裂紋(HIC),產(chǎn)生也不需外加壓力；（4）應(yīng)力導(dǎo)向氫誘發(fā)裂紋(SOHIC)，常發(fā)生在焊接接頭的熱影響區(qū)及高應(yīng)力集中區(qū)；（5）陽極反應(yīng)生成FeS的一般性腐蝕。

4、H2S應(yīng)力腐蝕的影響因素

4.1 材料因素

錳非金屬夾雜物，MnS夾雜物是引起濕硫化氫腐蝕的主要因素，另外鋼的化學(xué)成分，金相組織，強度和硬度與H2S應(yīng)力腐蝕破裂也有密切關(guān)系。碳鋼容器在濕硫化氫環(huán)境中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性受其S,P含量的不同而產(chǎn)生很大差異。對于某些惡劣操作工況下，甚至對于材料在冶煉時所采用的脫S,P方法都有要求，以降低雜質(zhì)化合物對應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性。從金相組織看，不同的金相組織，對應(yīng)力腐蝕敏感性不同,利用這點，通過熱處理來改善容器對應(yīng)力腐蝕的敏感性。有資料介紹,在同樣強度和塑性水平下，鋼抗硫化物應(yīng)力腐蝕(SSCC)性能依淬火十回火組織，正火十回火組織，正火組織，淬火未回火馬氏體組織的順序遞降。此外，金屬晶粒度、金屬材料強度都對應(yīng)力腐蝕裂紋敏感性有影響。

4.2 環(huán)境因素

硫化氫濃度，對于同一硬度的鋼材，硫化氫濃度越高，越容易產(chǎn)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。當硫化氫濃度降低，則發(fā)生硫裂的時間就會延長，鋼材的強度也可以高一些。當硫化氫濃度低于某一定值后，甚至連高強鋼也不產(chǎn)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。

4.3 應(yīng)力因素

冷加工，焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及應(yīng)力水平與硫化物應(yīng)力腐蝕開裂密切相關(guān)。

5、預(yù)防措施

5.1、合理選材

化學(xué)成分中的各種元素，對應(yīng)力腐蝕裂紋的形成影響是不一致的。有害元素Ni,Mn,Si,S,P等，在設(shè)計時要限制其含量。Ni元素是低溫和高溫用鋼中不可缺少的重要元素之一，但是它卻在抗硫化氫應(yīng)力腐蝕中有害，設(shè)計時要限制其含量不能接近或達到1%，一般控制在0.5%以下使用，它的影響將不明顯。Mn,Si元素含量偏高時,焊縫及熱影響區(qū)的硬度無法控制，同時Si元素易偏析于晶粒邊界，會助長晶間裂紋的形成，Mn元素也能降低A1相變點溫度。元素S，P系非金屬夾雜物，它們?nèi)菀滓饘訝钏毫蚜鸭y和焊道尾部裂紋，上述裂紋同應(yīng)，力腐蝕裂紋相重合后能使裂紋加速擴展。建議在存在應(yīng)力腐蝕的儲罐的設(shè)計選材過程中應(yīng)注意Sum的含量不能太高。

5.2、焊后熱處理

控制焊繼及熱影響區(qū)的硬度，減少殼體及焊縫區(qū)的殘余應(yīng)力，能有效防止應(yīng)力腐蝕裂紋；焊后熱處理亦可改變金相組織。

降低焊縫區(qū)的硬度首先要從焊接開始，除了焊前預(yù)熱外，同時應(yīng)適當加大儲罐上環(huán)縫的焊接線能量，因為線能量增大,能放慢焊縫區(qū)的冷卻速度，不但能降低硬度,而且還能起到穩(wěn)定金相組織的作用。金相組織對抗H2S應(yīng)力腐蝕破裂影響很大，其抗破裂能力按以下順序減弱：回火馬氏體組織在鐵素體基體加球狀碳化物組織→淬火后經(jīng)充分回火的金相組織→正火和回火的金相組織→正火后的金相組織→未回火的網(wǎng)狀淬火馬氏體和貝氏體?？傊?，凡是晶格在熱力學(xué)上越處于平衡狀態(tài)的組織，其抗應(yīng)力腐蝕破裂性能越好。近幾年來對許多在H2S應(yīng)力腐蝕的儲罐開罐檢查，發(fā)現(xiàn)環(huán)焊縫附近(氣相區(qū))出現(xiàn)的裂紋，多數(shù)是由于輸入線能量小，冷卻速度快而引起硬度增加所至，同時，由于該處殼壁吸附的水蒸汽凝聚成水珠，同H2S氣體進行電化學(xué)反應(yīng)，大量的氫存在，又加速了該部位裂紋的擴展。

5.3、降低或改變介質(zhì)的腐蝕性

（1）嚴格控制介質(zhì)中的總硫和H2S含量，使總硫和H2S質(zhì)量濃度不超過質(zhì)量標準的規(guī)定，研制并制定新的脫硫、脫水工藝,最大限度的減少硫化氫含量。使硫化氫分壓小于0.35kPa，提高介質(zhì)的堿度以減少吸氫量和減緩腐蝕速率。

（2）加注緩蝕劑以延緩腐蝕速率。

（3）隔絕腐蝕環(huán)境.在工藝條件允許的情況下，對設(shè)備內(nèi)壁進行涂層處理。

（4）采用電化學(xué)保護用于抑制腐蝕。應(yīng)力腐蝕屬于陽極溶解，因此可采用陰極保護方法避免應(yīng)力腐蝕。

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