0510-83591626 
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環境(jing)因素對(dui)抗H2S腐蝕性能(neng)的(de)影(ying)(ying)響H2S對(dui)鋼(gang)材基(ji)體的(de)腐蝕受到諸多環境(jing)因素的(de)影(ying)(ying)響，如介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)水的(de)含量環境(jing)溫度、腐蝕體系氣體總壓力(li)Ptotal及H2S分壓PH2S、介(jie)(jie)質(zhi)的(de)pH值以及Cl-的(de)含量等。
1.1水的含量
水(shui)(shui)或水(shui)(shui)汽在自然界中(zhong)廣泛存在。無論在氣相還是液相中(zhong)，H2S對鋼鐵(tie)基體(ti)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)危害程(cheng)度都離不開水(shui)(shui)分的(de)(de)存在。水(shui)(shui)是造(zao)成各種類型的(de)(de)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)必要條件。如常減(jian)壓塔頂冷凝系統(tong)設(she)備(bei)中(zhong)受到氯化(hua)氫(qing)-硫(liu)化(hua)氫(qing)-水(shui)(shui)的(de)(de)嚴重電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)，若上述系統(tong)中(zhong)沒(mei)有水(shui)(shui)分存在，則單(dan)純(chun)的(de)(de)H2S及氯化(hua)氫(qing)氣體(ti)對系統(tong)所造(zao)成的(de)(de)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)是極輕(qing)微的(de)(de)。
1.2溫度
在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)范(fan)圍內，鋼在(zai)(zai)硫化(hua)氫水溶(rong)液(ye)中的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕隨溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)上升(sheng)(sheng)而增加(jia)，如(ru)在(zai)(zai)10%的(de)(de)H2S水溶(rong)液(ye)中(H2S溶(rong)解(jie)度(du)312mol/L)，當溫(wen)(wen)度(du)由55℃上升(sheng)(sheng)到(dao)84℃時，其腐(fu)(fu)蝕速(su)度(du)大約增加(jia)20%；若溫(wen)(wen)度(du)繼續上升(sheng)(sheng)，其腐(fu)(fu)蝕速(su)度(du)反而降低；碳鋼在(zai)(zai)100℃～200℃之間的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)度(du)最小，在(zai)(zai)40℃時的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)度(du)比120℃時高(gao)(gao)出約1倍，并(bing)且(qie)隨溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)，其具有保護性的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕產(chan)物膜也(ye)逐漸由富鐵、無規則(ze)幾(ji)何微晶結(jie)(jie)構轉(zhuan)變為富硫、有規則(ze)幾(ji)何微晶結(jie)(jie)構的(de)(de)磁(ci)黃(huang)鐵礦(kuang)(Pyrrhonist)或黃(huang)鐵礦(kuang)(Pyrite)，溫(wen)(wen)度(du)越高(gao)(gao)，這種轉(zhuan)化(hua)過程越快。這種結(jie)(jie)構轉(zhuan)變后的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕產(chan)物膜可(ke)降低高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼對硫化(hua)物應力(li)腐(fu)(fu)蝕開裂(SSCC)的(de)(de)敏(min)感性。有研究結(jie)(jie)果(guo)表(biao)明，H2S+H2O體系溫(wen)(wen)度(du)對SSCC產(chan)生時間的(de)(de)影響，在(zai)(zai)15℃～35℃范(fan)圍內，碳鋼和低合金鋼對SSCC敏(min)感性最大。
1.3腐蝕體系氣體總壓(ya)力(li)Ptotal及H2S分壓(ya)PH2S
以油氣(qi)腐蝕為例(li)，H2S、CO2、O2、Cl-和水分是(shi)(shi)油氣(qi)田最主(zhu)要(yao)(yao)的腐蝕介質。高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)是(shi)(shi)油氣(qi)田環境的一(yi)個主(zhu)要(yao)(yao)特點，而(er)無論對于腐蝕反應的熱力(li)(li)學還是(shi)(shi)動(dong)力(li)(li)學，溫度(du)與壓(ya)力(li)(li)都是(shi)(shi)重要(yao)(yao)影響(xiang)因素。
由Dolton氣體分壓定(ding)律:
PH2S=XH2S×Ptotal(1)
式中，PH2S是氣體中H2S的(de)濃度，XH2S是氣相中H2S的(de)含量。
由稀溶液(ye)Henry定律:
PH2S=k×YH2S(2)
式中(zhong)，YH2S是H2S在溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)的溶(rong)(rong)解度(du)，k是Henry常(chang)數。在溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)，H2S電離式為(wei)H2S=HS-+H+。所以，在稀溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)近似有以下表達(da)式:
[HS-][H+]=K1×YH2S(3)
式中(zhong)，K1是化(hua)學反應常數。由式(3)看出，隨YH2S增加，[H+][HS-]同時增大。又(you)在(zai)稀(xi)溶液中(zhong)，
pH=-lg[H+](4)
由(you)式(shi)(1)～式(shi)(4)可以看出，當(dang)H2S所占氣(qi)體分數XH2S一定時，總壓(ya)Ptotal升(sheng)高(gao)，導致PH2S升(sheng)高(gao)，從而(er)YH2S、[H+]升(sheng)高(gao)。最(zui)終導致pH值下降，溶液酸性增(zeng)大(da)，氫去極(ji)化(hua)腐蝕(shi)加(jia)劇。
美國腐(fu)蝕(shi)工程師協(xie)會(NACE)用(yong)H2S的臨(lin)界分壓(ya)PH2S=010348MPa來區(qu)分其腐(fu)蝕(shi)性(xing)強弱，而不用(yong)臨(lin)界濃度XH2S。當PH2S<010348MPa時(shi)，稱為非酸(suan)(suan)性(xing)氣(qi)(Sweetgas)；而當PH2S>010348MPa時(shi)，稱為酸(suan)(suan)性(xing)氣(qi)(Sourgas)。當Ptotal恒定，XH2S上(shang)(shang)升，導致氣(qi)體(ti)(ti)由非酸(suan)(suan)性(xing)變酸(suan)(suan)性(xing)，腐(fu)蝕(shi)性(xing)增大；XH2S恒定，Ptotal上(shang)(shang)升，同樣導致氣(qi)體(ti)(ti)由非酸(suan)(suan)性(xing)變酸(suan)(suan)性(xing)，腐(fu)蝕(shi)性(xing)增大。可見，腐(fu)蝕(shi)體(ti)(ti)系氣(qi)體(ti)(ti)總壓(ya)力Ptotal及(ji)H2S分壓(ya)PH2S對于(yu)環(huan)境的腐(fu)蝕(shi)性(xing)有較大的影(ying)響。
1.4pH值
不同的(de)(de)(de)pH值條件下，溶解在(zai)(zai)水中的(de)(de)(de)H2S離解成HS-和(he)S2-的(de)(de)(de)百分比不同，見表1。這些(xie)離解產物影響了腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)(cheng)動力學、產物的(de)(de)(de)組成及溶解度(du)，因而(er)(er)改變了腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)反應速度(du)。隨體系pH值變化(hua)，H2S對鋼鐵的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)(cheng)分為(wei)(wei)三(san)個(ge)不同區(qu)間(jian):pH<415的(de)(de)(de)區(qu)間(jian)為(wei)(wei)酸腐(fu)蝕(shi)(shi)區(qu)，腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)陰極過程(cheng)(cheng)主要為(wei)(wei)H+的(de)(de)(de)去極化(hua)，腐(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)隨溶液pH值升高(gao)而(er)(er)降低；當415<pH<8的(de)(de)(de)區(qu)間(jian)為(wei)(wei)硫化(hua)物腐(fu)蝕(shi)(shi)區(qu)，HS-成為(wei)(wei)陰極去極化(hua)劑，此時(shi)若H2S濃度(du)保(bao)持不變，腐(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)隨溶液pH值的(de)(de)(de)升高(gao)而(er)(er)增大；pH>8的(de)(de)(de)區(qu)間(jian)為(wei)(wei)非腐(fu)蝕(shi)(shi)區(qu)，這是因為(wei)(wei)在(zai)(zai)高(gao)pH值下，H2S可完(wan)全離解并形成較為(wei)(wei)完(wan)整的(de)(de)(de)硫化(hua)鐵保(bao)護膜。總之，隨腐(fu)蝕(shi)(shi)介質pH值升高(gao)，鋼在(zai)(zai)H2S中出(chu)現SSCC所需
時(shi)間增加(jia)。pH<3時(shi)，對SSCC敏感性影(ying)響不大，pH>3時(shi)，隨pH值(zhi)增大，SSCC敏感性降低，材料產生破裂的(de)臨(lin)界應力值(zhi)增大。
1.5氯離子
H2S腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)中常含有(you)一定量的(de)(de)(de)(de)Cl-。體(ti)系(xi)中NaCl的(de)(de)(de)(de)存在使(shi)鐵的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕速度(du)(du)加(jia)快，原因(yin)(yin)是Cl-增(zeng)加(jia)了溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)電性；并使(shi)溶(rong)液中H+活度(du)(du)加(jia)大；同(tong)時NaCl使(shi)具(ju)有(you)半導(dao)(dao)體(ti)性質(zhi)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕產物(wu)Fe(1-X)的(de)(de)(de)(de)禁帶變窄，導(dao)(dao)電性增(zeng)強，阻(zu)止了致密的(de)(de)(de)(de)FeS2和Fe(1-X)S的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)，使(shi)腐(fu)蝕加(jia)速。Cl-可弱化(hua)金屬與腐(fu)蝕產物(wu)間(jian)的(de)(de)(de)(de)作用力(li)，同(tong)時阻(zu)止有(you)附著力(li)的(de)(de)(de)(de)硫化(hua)物(wu)生(sheng)成(cheng)，當溶(rong)液中含有(you)Cl-時，攪拌溶(rong)液后(hou)腐(fu)蝕產物(wu)膜便(bian)會(hui)脫落，從而(er)加(jia)速金屬腐(fu)蝕；但若Cl-濃度(du)(du)很高時，金屬腐(fu)蝕反而(er)減(jian)(jian)緩。原因(yin)(yin)是Cl-吸(xi)(xi)附能力(li)強，它大量吸(xi)(xi)附在金屬表(biao)(biao)面，完全取代(dai)了吸(xi)(xi)附在金屬表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)H2S、HS-，因(yin)(yin)而(er)腐(fu)蝕減(jian)(jian)緩。
可見(jian)，Cl-對于(yu)低合金(jin)鋼材的抗H2S腐(fu)蝕性有一定影響。隨著Cl-濃度(du)(du)增加，抗H2S腐(fu)蝕性減弱。但(dan)是(shi)，在過高的Cl-濃度(du)(du)范圍內，抗H2S腐(fu)蝕性得到(dao)改(gai)善(shan)。
1.6其它雜質的影響
CO2和醋酸可降(jiang)低(di)pH值(zhi)，增(zeng)大氫吸(xi)入量，CN-可溶解(jie)鋼表面(mian)形成的(de)保護膜(mo)，As2O3是促進氫吸(xi)收的(de)“毒化劑”，它(ta)們(men)可增(zeng)加(jia)鋼的(de)SSCC敏感(gan)(gan)性(xing)[8，9，26]。由于消(xiao)耗(hao)陰極析出的(de)氫，氧(yang)的(de)加(jia)入可降(jiang)低(di)SSCC敏感(gan)(gan)性(xing)。
2鋼材的化(hua)學成分對抗H2S腐(fu)蝕性能的影響
元素(su)對鋼材(cai)抗H2S腐蝕的(de)影響說法不(bu)一。一般認為(wei)，S、P、Mn、Ni、N對抗H2S腐蝕不(bu)利(li)(li)，尤其對材(cai)料抗SSCC性能(neng)不(bu)利(li)(li)；而C、Cr、Mo、Si對抗H2S腐蝕的(de)影響具有(you)不(bu)確定性，隨(sui)其在鋼材(cai)內含量的(de)變化而變化；Al、Ca、Cu、B、Ti、V等有(you)利(li)(li)于材(cai)料提高抗H2S腐蝕能(neng)力，如Ca能(neng)改善MnS夾雜物(wu)的(de)形狀(zhuang)，
使其由長條形變成(cheng)球形，Cu能抑制H2進入鋼材內部(bu)等。
2.1C的(de)影響
對(dui)于低(di)溫條件使用的鋼材(cai)，當(dang)鋼中碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)超過0.04%時(shi)，繼(ji)續(xu)增(zeng)加(jia)碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)將導(dao)致(zhi)鋼材(cai)的抗氫(qing)致(zhi)腐蝕(HIC)能(neng)力下降(jiang)(jiang)，使裂(lie)紋率突然增(zeng)加(jia)，超過0.05%的碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)將導(dao)致(zhi)Mn和磷的偏析加(jia)劇；當(dang)碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)小(xiao)于0.04%時(shi)，可防(fang)止HIC產生(sheng)(sheng)。對(dui)于寒(han)冷狀態下的含(han)(han)(han)硫環(huan)境，如果(guo)碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)小(xiao)于0.04%，焊接熱影響區的晶界(jie)將脆化，并引起HIC發生(sheng)(sheng)和韌(ren)性(xing)降(jiang)(jiang)低(di)。
2.2S的影響
S是鋼(gang)中影響(xiang)鋼(gang)的(de)(de)抗HIC能力(li)和抗SSCC能力(li)的(de)(de)主(zhu)要元素(su)。研(yan)究表(biao)明(ming)，當鋼(gang)中S含(han)量(liang)大于(yu)0.005%時(shi)，隨(sui)著(zhu)鋼(gang)中S含(han)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，HIC的(de)(de)敏感性顯著(zhu)增(zeng)加(jia)；當鋼(gang)中S含(han)量(liang)小于(yu)0.002%時(shi)，HIC明(ming)顯降低(di)，甚至可以忽略。在X42等低(di)強度管(guan)線(xian)鋼(gang)中，S含(han)量(liang)低(di)于(yu)0.002%時(shi)，裂紋長度率接(jie)近于(yu)零；然(ran)而，由于(yu)S易與Mn結合生(sheng)成(cheng)MnS夾(jia)雜物，當MnS夾(jia)雜變成(cheng)粒狀(zhuang)夾(jia)雜物時(shi)，隨(sui)著(zhu)鋼(gang)強度的(de)(de)增(zeng)加(jia)(如X65管(guan)線(xian)鋼(gang)等)，單純降低(di)S含(han)量(liang)不能防止HIC，當S含(han)量(liang)降到20×10-6時(shi)，其裂紋長度比(bi)仍高達(da)30%以上。
Mn對鋼(gang)中硫偏析的影響較大，其含量(liang)直接影響硫化Mn夾雜物的多(duo)少(shao)，只有在(zai)Mn和S的質量(liang)分數之積達到一定值時(shi)，才容易產生MnS夾雜物。如果控制(zhi)好S的含量(liang)，有利于減少(shao)MnS的數量(liang)。為了(le)達到理(li)想的抗(kang)H2S腐蝕效(xiao)果，鋼(gang)中S含量(liang)必須控制(zhi)在(zai)0.002%以下(xia)。
2.3P的影響
在鋼的凝(ning)固過程中(zhong)，由于受碳對凝(ning)固前沿溶質(zhi)擴散行為的影響(xiang)，P偏(pian)析會顯著增加，尤其在鑄坯凝(ning)固末(mo)端會產生磷的富集(ji)，成為氫的聚(ju)集(ji)源。因此(ci)，在抗H2S腐蝕(shi)鋼中(zhong)，P控制(zhi)同(tong)樣十分(fen)重要。一般要求成品鋼材(cai)P小于0.010%，國外實際控制(zhi)水平在0.005%～0.010%之間。
2.4Mn的影(ying)響
Mn是擴(kuo)大奧氏體區的(de)(de)(de)元素，鋼中含(han)有一定(ding)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)Mn可減弱S的(de)(de)(de)有害作(zuo)用，Mn含(han)量(liang)(liang)提高(gao)可增加隨后冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)珠光體組織，在鋼中加入適(shi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)Mn可提高(gao)鋼的(de)(de)(de)淬透(tou)性，同時(shi)起(qi)固溶強化作(zuo)用，可補償低(di)碳所造成的(de)(de)(de)強度(du)損失(shi)。然而考慮(lv)要(yao)防止(zhi)HIC的(de)(de)(de)產生(sheng)，Mn含(han)量(liang)(liang)不應太高(gao)。有研究表明(ming)，Mn含(han)量(liang)(liang)低(di)于(yu)1.2%時(shi)，裂紋(wen)敏感率(lv)(CSR)及裂紋(wen)長度(du)敏感率(lv)(CLR)較低(di)，表明(ming)材(cai)料(liao)對HIC不敏感；Mn含(han)量(liang)(liang)超過1.2%時(shi)，CSR和CLR急劇升(sheng)高(gao)，材(cai)料(liao)對HIC的(de)(de)(de)敏感性增大。因此，控制(zhi)鋼中Mn的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)，對提高(gao)鋼材(cai)的(de)(de)(de)抗H2S腐(fu)蝕(shi)性能有重要(yao)意義。
2.5Cr的(de)影(ying)響
Cr含量對鋼的(de)(de)抗硫化性能的(de)(de)影響很大，鋼中Cr含量愈多(duo)，S對鋼的(de)(de)相對腐蝕(shi)就(jiu)愈小。在高溫H2S或(huo)H2S2-H2的(de)(de)腐蝕(shi)介質中，一般(ban)常(chang)用(yong)鋼為Cr2Mo鋼及Cr2Ni鋼，在有(you)些腐蝕(shi)較為嚴(yan)重部(bu)位，采用(yong)Cr2Al合金。其機(ji)理(li)在于，鋼中Cr有(you)抑制硫醇吸附的(de)(de)作(zuo)用(yong)，并且Cr含量在5%以上時，會在所形(xing)成的(de)(de)表面膜內產生穩定(ding)的(de)(de)尖晶石型FeCr2S4。但對H2S來說，只有(you)當Cr含量大于12%時，腐蝕(shi)速率才明(ming)顯(xian)降(jiang)低(di)。
2.6Al的影響(xiang)
鋁是一(yi)個重要的(de)冶金(jin)元素，本身極(ji)易氧(yang)化(hua)，但氧(yang)化(hua)后在(zai)基(ji)(ji)體(ti)(ti)表面形(xing)成(cheng)致密的(de)Al2O3膜(mo)，能抑制氧(yang)化(hua)膜(mo)覆蓋(gai)的(de)基(ji)(ji)體(ti)(ti)進一(yi)步發生變(bian)化(hua)。美國的(de)IGWright等人(ren)開發出Al加入量達到6%的(de)Fe225Car26Al合金(jin)[20]，這種合金(jin)由于在(zai)氧(yang)化(hua)膜(mo)和基(ji)(ji)體(ti)(ti)界面形(xing)成(cheng)Al2O3阻擋(dang)層，抑制了基(ji)(ji)體(ti)(ti)金(jin)屬陽(yang)離子向(xiang)外擴散(san)，從而減少(shao)了合金(jin)腐蝕，尤其對H2S的(de)抗蝕性效果更佳。含(han)Al鋼(gang)與Cr2Mo鋼(gang)相比，由于后者長(chang)期使用后基(ji)(ji)體(ti)(ti)中固溶(rong)Cr向(xiang)碳(tan)化(hua)物富(fu)集(ji)，導致基(ji)(ji)體(ti)(ti)出現(xian)(xian)貧Cr現(xian)(xian)象(xiang)，使鋼(gang)中Cr分布不均(jun)勻，降低了鋼(gang)材的(de)耐(nai)蝕性，因而含(han)Al鋼(gang)具有更優越的(de)耐(nai)蝕性能。
3微觀(guan)結構對抗H2S腐蝕性能的影響(xiang)
3.1夾雜物及其形態(tai)的影響
研究表明，鋼材中(zhong)的(de)夾(jia)雜物(wu)(尤其(qi)是MnS系夾(jia)雜物(wu))是導致(zhi)(zhi)氫(qing)致(zhi)(zhi)裂紋的(de)主要原因，也是HIC發(fa)生(sheng)的(de)起點。夾(jia)雜物(wu)引起的(de)氫(qing)致(zhi)(zhi)開裂首(shou)先(xian)決(jue)定于它(ta)的(de)形(xing)態。夾(jia)雜物(wu)在軋制(zhi)過程中(zhong)發(fa)生(sheng)形(xing)變，沿軋制(zhi)方(fang)向形(xing)成線狀(zhuang)或(huo)長(chang)條(tiao)狀(zhuang)，
從(cong)而導致鋼(gang)(gang)材(cai)性(xing)能的(de)(de)(de)各向異性(xing)。鋼(gang)(gang)材(cai)中(zhong)MnS夾雜物主要有(you)三種形(xing)態(tai)(tai):球狀的(de)(de)(de)Ⅰ型(xing)MnS，在(zai)(zai)(zai)(zai)脫氧(yang)不充(chong)分(fen)且(qie)鋼(gang)(gang)中(zhong)含(han)氧(yang)量大于(yu)0.02%時(shi)形(xing)成，多出現在(zai)(zai)(zai)(zai)沸騰鋼(gang)(gang)中(zhong)；枝晶(jing)間(jian)共晶(jing)形(xing)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)Ⅱ型(xing)MnS，在(zai)(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)含(han)氧(yang)量低于(yu)0101%時(shi)形(xing)成，出現在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)般鎮(zhen)靜鋼(gang)(gang)中(zhong)；八面體不規則角狀形(xing)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)Ⅲ型(xing)MnS，在(zai)(zai)(zai)(zai)經過完全脫氧(yang)且(qie)加入足夠(gou)量的(de)(de)(de)C、Si、Al等(deng)合金元(yuan)素的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)中(zhong)形(xing)成。基于(yu)MnS的(de)(de)(de)不同形(xing)態(tai)(tai)特點，在(zai)(zai)(zai)(zai)軋制過程中(zhong)，Ⅰ型(xing)和Ⅲ型(xing)MnS變成橢圓
形(xing)，而Ⅱ型(xing)MnS在軋(ya)制(zhi)時將轉動(dong)到軋(ya)制(zhi)平(ping)面方向上形(xing)成條(tiao)(tiao)帶狀(zhuang)，故Ⅱ型(xing)MnS具有(you)更大的危害(hai)性。有(you)關試驗也(ye)證(zheng)實了(le)這(zhe)一結論，即氫致開裂易在含有(you)Ⅱ型(xing)MnS夾雜物的鋼中(zhong)產生，且在25℃、pH值(zhi)小于(yu)4的條(tiao)(tiao)件下最敏感。
一(yi)(yi)般(ban)認為(wei)(wei)，位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)是(shi)氫(qing)(qing)陷(xian)(xian)井。在(zai)(zai)軋制(zhi)(zhi)(zhi)過程中(zhong)(zhong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)密(mi)度(du)會增(zeng)加(jia)，位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)周圍的(de)(de)(de)彈性(xing)應(ying)力(li)場(chang)將與(yu)(yu)H原子交互作用(yong)(yong)形成(cheng)Cot2trell氣團(tuan)，而位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)又能(neng)帶(dai)動(dong)氣團(tuan)一(yi)(yi)起運(yun)動(dong)。當異號位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)相遇時(shi)，位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)消失(shi)，這(zhe)時(shi)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)上氫(qing)(qing)氣團(tuan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)將被附近的(de)(de)(de)陷(xian)(xian)阱(jing)所(suo)捕獲(huo)，造(zao)(zao)成(cheng)局部的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)濃(nong)度(du)升高；當帶(dai)氫(qing)(qing)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)在(zai)(zai)運(yun)動(dong)中(zhong)(zhong)遇到更強(qiang)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)陷(xian)(xian)阱(jing)如(ru)Ⅱ型(xing)MnS夾雜時(shi)，位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)錯(cuo)就會把氫(qing)(qing)留在(zai)(zai)陷(xian)(xian)阱(jing)中(zhong)(zhong)，以便繞過障礙(ai)繼續運(yun)動(dong)，這(zhe)也(ye)形成(cheng)了氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)局部富集。MnS夾雜引起的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)局部富集，一(yi)(yi)方面可(ke)造(zao)(zao)成(cheng)氫(qing)(qing)壓，在(zai)(zai)夾雜物處誘發微裂(lie)紋；另一(yi)(yi)方面又可(ke)與(yu)(yu)裂(lie)紋尖端(duan)材(cai)料作用(yong)(yong)，引發脆(cui)化，從(cong)而加(jia)速裂(lie)紋擴展(zhan)。因此，在(zai)(zai)含(han)有(you)H2S成(cheng)分的(de)(de)(de)油氣環境中(zhong)(zhong)，要特別注意Ⅱ型(xing)MnS夾雜物對鋼材(cai)的(de)(de)(de)HIC的(de)(de)(de)影(ying)響。為(wei)(wei)了提高管(guan)線鋼的(de)(de)(de)抗HIC性(xing)能(neng)，應(ying)盡(jin)量減少(shao)(shao)其(qi)含(han)量，并控制(zhi)(zhi)(zhi)它的(de)(de)(de)形態。常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)鋼中(zhong)(zhong)MnS夾雜形態的(de)(de)(de)方式是(shi)添加(jia)Ca，在(zai)(zai)軋制(zhi)(zhi)(zhi)溫(wen)度(du)下具有(you)延性(xing)的(de)(de)(de)球體CaS置換(huan)MnS[21]。但是(shi)，在(zai)(zai)這(zhe)種情況(kuang)下，大量的(de)(de)(de)CaS集聚，經(jing)軋制(zhi)(zhi)(zhi)后仍(reng)可(ke)伸長。為(wei)(wei)了有(you)效地利用(yong)(yong)形態控制(zhi)(zhi)(zhi)效果則需使所(suo)集聚的(de)(de)(de)夾雜物數量最少(shao)(shao)，可(ke)用(yong)(yong)式(5)所(suo)示出的(de)(de)(de)原子量比率(ACR)進行目標控制(zhi)(zhi)(zhi)。
ACR=Ca%-(0115+130·Ca%)·O%1125·S%(5)
Ca的添(tian)(tian)加是(shi)采取向鋼(gang)液中吹入Ca2Si細粉，同時，對鋼(gang)液中S含量迅(xun)速分析，依據ACR值(zhi)的目標控制范圍，確定Ca的適(shi)當(dang)添(tian)(tian)加量。ACR值(zhi)過小，控制形(xing)(xing)態不足(zu)；ACR值(zhi)過大，則過剩Ca可形(xing)(xing)成較多(duo)集聚(ju)的CaO夾雜物。
3.2帶狀組織影(ying)響
研(yan)究發現，氫致裂紋(wen)(wen)(wen)均萌生(sheng)于(yu)(yu)珠(zhu)光體(ti)(ti)條(tiao)帶(dai)與鐵(tie)素體(ti)(ti)基體(ti)(ti)的界面(mian)上(shang)，帶(dai)狀珠(zhu)光體(ti)(ti)組織(zhi)(zhi)是氫致裂紋(wen)(wen)(wen)萌生(sheng)與擴展的聚(ju)集場(chang)所。由于(yu)(yu)碳化物(wu)和MnS等夾雜物(wu)常在(zai)帶(dai)狀珠(zhu)光體(ti)(ti)邊(bian)界析(xi)出，在(zai)應(ying)力作用下，氫易于(yu)(yu)在(zai)此處沉淀而(er)引起微觀(guan)區域(yu)氫脆，從而(er)產生(sheng)裂紋(wen)(wen)(wen)，此即為裂紋(wen)(wen)(wen)萌生(sheng)階段[27]。帶(dai)狀組織(zhi)(zhi)對(dui)SSCC非常敏感，能(neng)明顯(xian)降(jiang)低鋼(gang)的抗(kang)SSCC性能(neng)。Mn、P、S含量較高(gao)的管線鋼(gang)中(zhong)，偏析(xi)的珠(zhu)光體(ti)(ti)條(tiao)帶(dai)組織(zhi)(zhi)明顯(xian)，氫致裂紋(wen)(wen)(wen)在(zai)此處
萌生(sheng)并沿(yan)(yan)偏(pian)(pian)析(xi)帶(dai)(dai)(dai)界面擴(kuo)展(zhan)，裂(lie)紋(wen)走(zou)向與偏(pian)(pian)析(xi)帶(dai)(dai)(dai)幾乎重合(he)，表(biao)明鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)狀組織對HIC十分敏(min)感(gan)(gan)。在氫(qing)(qing)滲(shen)透(tou)過(guo)程(cheng)中，氫(qing)(qing)被(bei)偏(pian)(pian)析(xi)帶(dai)(dai)(dai)界面捕(bu)獲(huo)且達到臨界值(zhi)以(yi)后，氫(qing)(qing)致裂(lie)紋(wen)便(bian)在該(gai)處(chu)起源。由于(yu)偏(pian)(pian)析(xi)的(de)(de)珠光體(ti)條帶(dai)(dai)(dai)與鐵(tie)素體(ti)的(de)(de)界面是(shi)良(liang)好的(de)(de)輸氫(qing)(qing)通道(dao)，同時鋼(gang)(gang)(gang)軋(ya)制后位(wei)錯密度增高(gao)，能加速氫(qing)(qing)原子沿(yan)(yan)位(wei)錯管(guan)道(dao)的(de)(de)擴(kuo)散(san)，這就(jiu)(jiu)促進了氫(qing)(qing)致裂(lie)紋(wen)沿(yan)(yan)偏(pian)(pian)析(xi)帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)擴(kuo)展(zhan)。一旦氫(qing)(qing)致裂(lie)紋(wen)形核，裂(lie)紋(wen)尖端塑性區就(jiu)(jiu)有(you)滑(hua)移(yi)帶(dai)(dai)(dai)產生(sheng)，滑(hua)移(yi)帶(dai)(dai)(dai)與珠光體(ti)交(jiao)界處(chu)又有(you)大量位(wei)錯產生(sheng)，并伴(ban)以(yi)高(gao)濃度的(de)(de)氫(qing)(qing)氣團。因此，偏(pian)(pian)析(xi)的(de)(de)珠光體(ti)條帶(dai)(dai)(dai)對HIC敏(min)感(gan)(gan)性高(gao)于(yu)鐵(tie)素體(ti)。通過(guo)控制Mn、P含(han)量和降低(di)S含(han)量，提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)純凈(jing)度，以(yi)減少珠光體(ti)條帶(dai)(dai)(dai)應是(shi)防止鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)氫(qing)(qing)致開(kai)裂(lie)的(de)(de)有(you)效(xiao)措施(shi)。
3.3晶(jing)粒尺寸的影響
細晶強(qiang)(qiang)化對(dui)高(gao)強(qiang)(qiang)鋼(gang)和低(di)強(qiang)(qiang)鋼(gang)的(de)抗(kang)(kang)(kang)SSCC性能(neng)的(de)有一(yi)定影響。低(di)強(qiang)(qiang)鋼(gang)的(de)門檻應力與(yu)屈服(fu)強(qiang)(qiang)度比值隨晶粒尺(chi)寸的(de)增大而升高(gao)，高(gao)強(qiang)(qiang)鋼(gang)則與(yu)之相反，這表明細化晶粒有利(li)(li)于高(gao)強(qiang)(qiang)鋼(gang)的(de)抗(kang)(kang)(kang)SSCC，但(dan)對(dui)低(di)強(qiang)(qiang)鋼(gang)的(de)抗(kang)(kang)(kang)SSCC不利(li)(li)，這可能(neng)與(yu)低(di)強(qiang)(qiang)鋼(gang)的(de)SSCC是(shi)(shi)穿晶型，而高(gao)強(qiang)(qiang)鋼(gang)是(shi)(shi)沿晶型有關。
4鋼(gang)材(cai)的強(qiang)度、硬度對抗H2S腐蝕(shi)性(xing)能的影響
大(da)量研(yan)究證明，絕大(da)多(duo)數(shu)鋼的(de)強度(du)級別越(yue)高，其抗(kang)SSCC性能越(yue)差。經(jing)破(po)壞事故和實驗數(shu)據分析(xi)，材(cai)(cai)料不發生SSCC的(de)最(zui)高硬度(du)值(zhi)(zhi)在HRC20～27之間，HRC值(zhi)(zhi)越(yue)大(da)，臨界應力值(zhi)(zhi)和斷裂時間越(yue)低。NACE推薦，在含硫(liu)化物介質環(huan)境中，所用材(cai)(cai)料須滿足HRC≤22；若焊縫硬度(du)超(chao)過HRC22時，應采取一些必要的(de)措施如熱處(chu)理和重(zhong)焊等。
隱石(shi)檢測擁有一(yi)批在(zai)業(ye)(ye)內取得顯著成(cheng)就的(de)專業(ye)(ye)技(ji)(ji)術人員，在(zai)行(xing)業(ye)(ye)內有著豐富(fu)的(de)檢測經驗(yan)。秉承著專注、專業(ye)(ye)、高(gao)效、想(xiang)客戶(hu)所(suo)想(xiang)的(de)理念，公司(si)積極增加項目和完(wan)善更先進的(de)測試儀器設備，保障(zhang)每一(yi)個檢測，分析(xi)，研發(fa)任務優(you)質高(gao)效的(de)完(wan)成(cheng)。同(tong)時(shi)通過專業(ye)(ye)所(suo)長(chang),為全球數萬家優(you)質客戶(hu)提供最及時(shi)的(de)行(xing)業(ye)(ye)技(ji)(ji)術標(biao)準(zhun)信息，和更高(gao)精尖的(de)分析(xi)檢測解決方案。
隱石檢測分別成立了閥門實驗室，腐蝕實驗室，金相實驗室，力學實驗室，無損實驗室，耐候老化實驗室。從事常壓儲罐檢測，鍋爐能效檢測，金屬腐蝕檢測，應力應變檢測，無損探傷檢測，機械設備檢測，金相分析，石墨烯納米材料檢測，水質檢測，油品檢測涉及的服務范圍已廣泛覆蓋到鋼鐵材料，有色金屬材料，石油化工設備，通用機械設備，冶金礦石，建筑工程材料、航空航天材料，高鐵船舶材料，汽車用零部件、非金屬材料，電子電工產品等各個領域，并獲得了CMA和CNAS;雙重認可。
標簽： SSC試驗
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