硫化物应力腐蚀开裂

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1、H．7硫化物应力腐蚀开裂（SSC）H.7.1　概述对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关。典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高。在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子。若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。对SCC的敏感性主要与材料两种物理参数有关　硬度和应力水平。随

2、着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加。通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC，因为它们具有较低的硬度（强度）。然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力。高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性。焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果。对每英寸厚度在大约1150℉（621℃）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。对低合金钢有时需要更高的温度。控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACERP0472中有详细描叙。H.7.2　基础数据表H-8中列

3、出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据。如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测。H.7.3　确定环境苛刻度如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性。如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。H.7.4　确定对SCC的敏感性用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性。按图H-5中流程来确定硫化物应力腐蚀的敏感性。图H-5　确定硫化物应力腐蚀的敏感性表

4、H-8　分析硫化物应力腐蚀所需的基础数据基础数据说明是否存在凝结水（是或否）确定设备和管线中是否有新鲜水存在。不仅要考虑正常操作条件，还要考虑开工、停工及波动的情况等。水中的H2S含量确定水中的H2S含量。如果不能容易地得到分析结果，可以用Petrie&Moore方法（参考资料2）来估算。水的pH值确定水的pH值。如果不能容易地得到分析结果，则由一个经验丰富的工艺工程师来估计。是否存在氰化物（是或否）通过样品和（或）区域分析确定是否存在氰化物。不仅要考虑正常操作条件，还要考虑开工、停工及波动的情况等。最大布氏硬度确定设备和管线焊缝的实测最大布氏硬度。如果实际布氏硬度无法测定，则按照制造时的最大

5、布氏硬度来确定。是否经过PWHT（是或否）确定设备和管线焊缝是否经过焊后热处理。表H-9　环境苛刻度水的pH值水的H2S含量＜50ppm50～1000ppm1000～10000ppm＞10000ppm＜5.5低中高高5.5-7.5低低低中7.6-8.3低中中中8.4-8.9低中中高＞9.0低中高高表H-10　SCC敏感度环境苛刻度焊接时焊缝最大布氏硬度PWHT后最大布氏硬度＜200200-237＞237＜200200-237＞237高低中高无低中中低中高无无低低低低中无无无H.8在硫化氢条件下的氢致开裂和定向应力氢诱导开裂（HIC/SOHIC-H2S）H.8.1　概述氢致开裂可以定义为金属内部

6、不同平面上或金属表面的邻近的氢鼓泡的相互连接而逐步形成的内部开裂。形成HIC不需要有外部作用压力。开裂的驱动力是由于氢鼓泡内部压力的累积而在氢鼓泡周围形成的高压。在这些高压区之间不同的平面上的鼓泡相互连接，从而导致刚才内部裂纹的产生和发展。鼓泡内压力的累积与钢材中氢的固溶量有关。钢中氢的来源是钢与湿硫化氢反应产生的。在这个反应中必需有水的存在，氢的固溶量与两个环境参数有关　pH值和水中的H2S含量。典型地，人们发现钢中氢的固溶量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中增加。在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二硫化物离子。在高pH值溶液中存

7、在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。目前已知氢渗透随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。含有50ppmH2S这样小浓度的水也发现足以引起HIC。氢鼓泡是钢中的一些平坦的、充满氢的、不连续的孔洞（如：气孔、夹杂、分层、硫化物夹杂）。鼓泡经常产生在轧制厚钢板中，特别是那些由于硫化物夹杂被拉伸后而产生的带状微观结构。由于氢鼓泡而引起的对HIC的敏感性主要与厚钢板的质量有