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硫化氫的腐蝕類型

反應(yīng)產(chǎn)物氫一般認(rèn)為有兩種去向，一是氫原子之間有較大的親和力，易相互結(jié)合形成氫分子排出；另一個(gè)去向就是由于原子半徑極小的氫原子獲得足夠的能量后變成擴(kuò)散氫 [H] 而滲入鋼的內(nèi)部并溶入晶格中， 溶于晶格中的氫有很強(qiáng)的游離性，在一定條件下將導(dǎo)致材料的脆化（氫脆）和氫損傷。

1. 氫壓理論： 與形成氫致鼓泡原因一樣，在夾雜物、晶界等處形成的氫氣團(tuán)可產(chǎn)生一個(gè)很大的內(nèi)應(yīng)力，在強(qiáng)度較高的材料內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋， 并由于氫原子在應(yīng)力梯度的驅(qū)使下， 向微裂紋尖端的三向拉應(yīng)力區(qū)集中，使晶體點(diǎn)陣中的位錯(cuò)被氫原子“釘扎”、鋼的塑性降低，當(dāng)內(nèi)壓所致的拉應(yīng)力和裂紋尖端的氫濃度達(dá)到某
一臨界值時(shí)，微裂紋擴(kuò)展，擴(kuò)展后的裂紋尖端某處氫再次聚集、裂紋再擴(kuò)展，這樣最終導(dǎo)致破斷。

2. 濕 H2S環(huán)境中的開裂類型：氫鼓泡 (HB) 、氫致開裂 (HIC) 、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂 (SSCC)、應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂 (SOHIC) 。

(1) 氫鼓泡 (HB)
腐蝕過程中析出的氫原子向鋼中擴(kuò)散，在鋼材的非金屬夾雜物、分層和其他不連續(xù)處易聚集形成分子氫，由于氫分子較大難以從鋼的組織內(nèi)部逸出，從而形成巨大內(nèi)壓導(dǎo)致其周圍組織屈服，形成表面層下的平面孔穴結(jié)構(gòu)稱為氫鼓泡，其分布平行于鋼板表面。它的發(fā)生無需外加應(yīng)力，與材料中的夾雜物等缺陷密切相關(guān)。

(2) 氫致開裂 (HIC)
在氫氣壓力的作用下， 不同層面上的相鄰氫鼓泡裂紋相互連接， 形成階梯狀特征的內(nèi)部裂紋稱為氫致開裂，裂紋有時(shí)也可擴(kuò)展到金屬表面。 HIC 的發(fā)生也無需外加應(yīng)力，一般與鋼中高密度的大平面夾雜物或合金元素在鋼中偏析產(chǎn)生的不規(guī)則微觀組織有關(guān)。

(3) 硫化物應(yīng)力腐蝕開裂 (SSCC)
濕 H2S環(huán)境中腐蝕產(chǎn)生的氫原子滲入鋼的內(nèi)部固溶于晶格中，使鋼的脆性增加，在外加拉應(yīng)力或殘余應(yīng)力作用下形成的開裂，叫做硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。工程上有時(shí)也把受拉應(yīng)力的鋼及合金在濕 H2S及其它硫化物腐蝕環(huán)境中產(chǎn)生的脆性開裂統(tǒng)稱為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。 SSCC通常發(fā)生在中高強(qiáng)度鋼中或焊縫及其熱影響區(qū)等硬度較高的區(qū)域。
硫化物應(yīng)力腐蝕開裂 (SSCC)的特征： 在含 H2S酸性油氣系統(tǒng)中， SSCC主要出現(xiàn)于高強(qiáng)度鋼、高內(nèi)應(yīng)力構(gòu)件及硬焊縫上。 SSCC是由 H2S腐蝕陰極反應(yīng)所析出的氫原子，在 H2S的催化下進(jìn)入鋼中后，在拉伸應(yīng)力作用下，通過擴(kuò)散，在冶金缺陷提供的三向拉伸應(yīng)力區(qū)富集，而導(dǎo)致的開裂，開裂垂直于拉伸應(yīng)力方向。
硫化物應(yīng)力腐蝕開裂 (SSCC)的本質(zhì)： SSCC的本質(zhì)屬氫脆。 SSCC屬低應(yīng)力破裂，發(fā)生 SSCC的應(yīng)力值通常遠(yuǎn)低于鋼材的抗拉強(qiáng)度。 SSCC具有脆性機(jī)制特征的斷口形貌。穿晶和沿晶破壞均可觀察到，一般高強(qiáng)度鋼多為沿晶破裂。 SSCC破壞多為突發(fā)性，裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展迅速。對(duì) SSC敏感的材料在含 H2S酸性油氣中，經(jīng)短
暫暴露后，就會(huì)出現(xiàn)破裂，以數(shù)小時(shí)到三個(gè)月情況為多。
硫化氫應(yīng)力腐蝕和氫致開裂是一種低應(yīng)力破壞，甚至在很低的拉應(yīng)力下都可能發(fā)生開裂。一般說來，隨著鋼材強(qiáng)度 ( 硬度 ) 的提高，硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂越容易發(fā)生，甚至在百分之幾屈服強(qiáng)度時(shí)也會(huì)發(fā)生開裂。硫化物應(yīng)力腐蝕和氫致開裂均屬于延遲破壞， 開裂可能在鋼材接觸 H2S后很短時(shí)間內(nèi) ( 幾小時(shí)、 幾天 ) 發(fā)生，也可能在數(shù)周、數(shù)月或幾年后發(fā)生，但無論破壞發(fā)生遲早，往往事先無明顯預(yù)兆。

(4) 應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂 (SOHIC)
在應(yīng)力引導(dǎo)下， 夾雜物或缺陷處因氫聚集而形成的小裂紋疊加， 沿著垂直于應(yīng)力的方向 ( 即鋼板的壁厚方向 )發(fā)展導(dǎo)致的開裂稱為應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂。 其典型特征是裂紋沿“之”字形擴(kuò)展。 有人認(rèn)為 , 它也是應(yīng)力腐蝕開裂 (SCC)的一種特殊形式。SOHIC也常發(fā)生在焊縫熱影響區(qū)及其它高應(yīng)力集中區(qū)，與通常所說的SSCC不同的是 SOHIC對(duì)鋼中的夾雜物比較敏感。應(yīng)力集中常為裂紋狀缺陷或應(yīng)力腐蝕裂紋所引起，據(jù)報(bào)道，在多個(gè)開裂案例中都曾觀測到 SSCC和 SOHIC并存的情況。

(5) 應(yīng)力腐蝕開裂 (SCC)的危害
應(yīng)力腐蝕開裂是環(huán)境引起的一種常見的失效形式。 美國杜邦化學(xué)公司曾分析在 4年中發(fā)生的金屬管道和設(shè)備
的685例破壞事故，有近 60％是由于腐蝕引起，而在腐蝕造成的破壞中，應(yīng)力腐蝕開裂占 13.7 ％。根據(jù)各國
大量的統(tǒng)計(jì)，在不銹鋼的濕態(tài)腐蝕破壞事故中，應(yīng)力腐蝕開裂甚至高達(dá) 60％，居各類腐蝕破壞事故之冠。
應(yīng)力腐蝕開裂的頻繁發(fā)生及其造成的巨大危害，引起了人們的關(guān)注