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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，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 SSC敏感的材料在含 H2S酸性油氣中，經(jīng)短
暫暴露后，就會出現(xiàn)破裂，以數(shù)小時到三個月情況為多。
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)度時也會發(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后很短時間內(nèi) ( 幾小時、 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)報道，在多個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，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