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• 3、硫化氢应力腐蚀破裂是指硫化氢在离解时，所 产生的HS-吸附在金属表面上，不但促使阴极放氢 加速，而且同硫化氢分子一起阻止氢原子结合成氢 分子，使氢原子积聚在金属表面并加速氢原子向金 属内部渗透。当氢原子遇到裂缝、空隙、晶格层间 错断，夹杂或其他缺陷时，就会在这些缺陷处结合 成为氢分子，体积急剧扩大（氢分子所占空间比氢 原子所占空间大20多倍），造成极大压力，在拉应 力的共同作用下，就会使钢材破裂。硫化氢应力腐 蚀破裂是金属在含硫化氢的环境中各固定应力两者 同时作用下产生的破裂，这一过程是不可逆的。在 实际中氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是很难明确区分 的，一般统称氢脆。
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B、硬度 要求：硬度小于HRC22，H2S易使原来比较软 的金属变硬，而原来较硬的金属变脆而破裂， 所以，较硬的金属易受H2S的应力腐蚀。
C、存在应力集中和内应力(避免冷加工,减少 残余应力)，冷加工后的钢材不仅使冷变形区 的硬度增大，而且还产生一个很大的残余应 力。
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• 对硬度HRC ≤22碳素钢在正常情况下是 安全的，而对冷轧或冷轧半成品则必须 在T ≥620度的温度下回火，使其硬度 HRC ≤22；对焊接或铸造的低合金钢或 中合金钢建议采用退火或淬火后再进硫化氢的腐蚀类型，主要有电化学失重腐蚀、氢脆和
硫化物应力腐蚀破裂。 1、电化学失重腐蚀 • 电化学失重腐蚀实际上是硫化氢在有水的条件
下在金属表面产生的电化学反应。 • 这种腐蚀性的产物硫化铁，是一种有缺陷的结
构，不能阻止氢离子通过。实际上疏松的硫化 铁与钢材接触形成了宏观电池，硫化铁是阴极， 钢材是阳极，一因而加速了电化学腐蚀，这种 腐蚀往往呈现出很深的局部溃疡状腐蚀。使金 属表面形成蚀坑、斑点和大面积脱落，导致管 材或设备壁厚减薄、穿孔、强度减弱、甚至造 成破裂。一般来说电化学失重腐蚀时间要长一 些。
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事例：
2003年，河南油田70119井队 在T708井的试采中发生氢脆断裂。该井 设计井深5600米。完井后试采一周，开 始起钻具，起了有500米左右突然发生氢 脆断裂，钻具断为好几节掉入井内。事 后测得井口硫化氢浓度为1000ppm左右， 距离井口周围方圆50米左右，测得硫化 氢浓度为500——600ppm。最后不得不采 取封井措施，放弃该井，造成两千多万 的经济损失。
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• 在常温常压下，干燥的硫化氢对金属材料无 腐蚀破坏作用，但是，硫化氢溶于水而形成 湿硫化氢环境（在同时存在水和硫化氢的环 境中，当硫化氢分压大于或等于0.0003MPa时， 或在同时存在水和硫化氢的液态石油汽中， 当液相的硫化氢含量大于或等于10×10-6时 则称为湿硫化氢环境），钢材在湿硫化氢环 境中才易引发腐蚀破坏，影响油气田开发和 石油加工企业正常生产，甚至会引发灾难性 的事故，造成重大的人员伤亡和财产损失。 因此掌握硫化氢的腐蚀特性及影响因素是十 分必要的。
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3、硫化氢浓度 腐 蚀 速
一般浓度越高腐蚀速度 度 越快，但高于某一浓度 时变慢300-500ppm。
温度=26。7 ℃
硫化氢的体积分数低于 2× 10-3~5× 10-3mL/L 时，对材料的硬度要求 可以从HRC22放宽一些。
0 300 600
1200
硫化氢浓度 PPM
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4、钢材自身的影响：
• 氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是呈脆性破坏，在形式 上的特点是产生裂纹，且裂纹的纵深比宽度大几个 数量级，裂纹有穿晶裂纹和晶间裂纹。
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• 它的发生一般要具备三个基本条件： • 一定的拉应力、敏感材料和特定的环境 • 这种破坏有如下特点： • ⑴破裂断口平整无塑性变形； • ⑵在拉应力时才产生，且主裂纹的方向一般
度、PH值、钢材自身的影响、与硫化氢接触 的时间等。
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1、温度
断裂时间 （h)
在一定温度范围内，温
度升高，应力腐蚀下降。
22℃时最快，
某钢材不发生断裂的最高强度值可以从24 ℃的 HRC15增加到93 ℃ 的HRC35
0
22
温
100 OC
度
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2、PH值
在PH≤ 6时SSCC很 严重，在6<PH≤ 9 时敏感性开始下降， PH>9时就很少发生 SSCC破坏。
硫化氢的腐蚀特征 和影响因素 董素玲
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• 硫化氢不仅对人的生命易造成威胁，同 时，对钻井设备、工具包括各类管材都 会造成很大的破坏。如川局在双龙构造 上所钻的的双11井，双9井，天然气含硫 化氢浓度分别为4.89g /m3和5.41g/m3， 两井均在发生井喷的处理过程中，钻具 氢脆断裂，无法压井，而被迫完钻。因 此，掌握硫化氢的腐蚀特征及影响因素 是十分必要的。
总是和拉应力方向垂直；
• ⑶这种破坏，多发生在设备、工具使用不久 后，发生低应力下破裂；
• ⑷应力腐蚀破裂的破口，多发生在导致应力 集中的部位，如伤痕、焊件的焊缝等；
• ⑸应力腐蚀属于低应力下的破坏，这种断裂 多为突然断裂，事先无任何征兆。
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• 二、硫化氢对金属损伤的影响因素 • 硫化氢对金属损伤的影响因素有：浓度、温
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• 2、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 • 氢脆和硫化氢的应力腐蚀开裂是造成油气
田及石化设备众多事故的重要破坏形式之 一，且发生的事故往往是突然的、灾难性 的，发生之前无明显的先兆，比较难于提 前预防。
• 氢脆是金属在硫化氢作用下，由电化学反 应过程中产生的氢，渗入金属内部，使材 料变脆，但不一定引起破裂。如果脱离腐 蚀介质，氢即可从金属内部逸出，金属的 韧性会逐渐恢复，这一过程是可逆的。
• 硫化氢腐蚀时材料的影响因素最为显著， 影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要 有材料的显微组织、强度、硬度以及合 金元素等等。
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A、金相组织 索氏体中碳化物呈均匀球形分布者，抗H2S腐 蚀好，珠光体的抗硫性能次之,马氏体最差； 焊接处金属组织呈马氏体，缺陷多，易聚集 氢分子，造成严重氢脆。 因此，在H2S环境的钢材设备要尽量避免损伤 表面或对设备进行冷加工，尽量减少残余应 力。