對碳鋼設(shè)備的抗硫化氫腐蝕問題探討——容大檢測

1 腐蝕種類及機理

硫化氫腐蝕是氫去極化腐蝕。

碳鋼設(shè)備的硫化氫腐蝕主要表現(xiàn)為3種：加速氫鼓包 (HB)：氫致開裂 (HIC)；應(yīng)力誘 導(dǎo)氫致開 裂 (SOHIC)的氫損傷過程，尤其是當(dāng) pH=4～4.3時更敏感 。

(1)HB形式 ： 目前，較多的說法是硫化氫在液相中由于化學(xué)的作用，使溶液中產(chǎn)生H 、HS-、S²-， 氫原子 (H) 能向碳鋼表面滲透并擴散。同時由于HS-的存在促使H濃度上升，加速了H的擴散速度。當(dāng)硫化氫的濃度在 (3000～5000)ppm容易出現(xiàn)氫鼓包 。

(2)HIC形式 ：碳鋼內(nèi)部不同程度的存在非金屬夾雜物或空穴 。原子在向內(nèi)部擴散中，在夾雜物或空穴處大量聚集 形成分子氫。 由于分子壓力作用，使鋼材表面變形，形成鼓泡或?qū)訝盍鸭y (這些裂紋多數(shù)與鋼材軋制方向平行 )。. 顯 然 HIC的主要原因是鋼材的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，與拉應(yīng)力和殘余應(yīng)力無關(guān) 。鋼材組織含雜質(zhì)越多，HIC發(fā)生的可能性越大 。比如有的球罐出現(xiàn)小面積分層 、鼓泡應(yīng)該屬于這種類型。因此，提高鋼材的純凈度，鋼中 S<0.002％或更少 ，減少Mn含量，減少類似雜質(zhì)物在鋼中存在，冶煉時鋼中適當(dāng)加 入 Cu、Re、Ca等元素 ，以促進鋼中雜質(zhì)呈球狀 ，緩解氫致開裂的形成 。

(3)SOHIC形式：SOHIC是近10年來被人們逐漸認識的，易發(fā)生在設(shè)備的高應(yīng)力部位。引發(fā)SO-HIC的原因有：制造缺陷裂紋：少數(shù)HIC裂紋。在這些裂紋中，由于氫原子的大量聚集形成氫分子壓力，進而發(fā)展成 SOHIC。它沿著預(yù)先存在的裂紋進一步擴展。往往伴隨其他腐蝕形式出現(xiàn)，故危害性較大。尤其是在高強鋼中，出現(xiàn)應(yīng)力誘導(dǎo)氫致開裂。滲入鋼材中的氫原子在親合力的作用下生成氫分子，使強度和硬度較高的鋼材晶格變形 ，材料韌性降低、在鋼材內(nèi)部引起微裂紋，SOHIC就是在拉應(yīng)力和殘余應(yīng)力的作用下，鋼材微裂紋的發(fā)展直至破壞的過程。 大量的事故檢查結(jié)果表明，SOHIC經(jīng)常發(fā)生在焊縫及熱影響區(qū)。這些部位因存在高強度。硬度值的大小與鋼材的化學(xué)成份，力學(xué)性能，焊接工藝及焊后熱處理工藝有關(guān)。因此，為了避免和降低SOHIC，要求HB≤200。

2 可能引起硫化氫腐蝕的因素

(1)鋼材的化學(xué)成份：在濕硫化氫腐蝕環(huán)境中，選擇設(shè)備的各受壓元件的材料十分重要 ．這是設(shè)計者在了解設(shè)備的工作環(huán)境后 所要考慮的首要問題 。 眾所周知，鋼材中影響硫化氫腐蝕的主要化學(xué)元素是錳和硫 。錳元素在鋼材生產(chǎn)和設(shè)備的焊接過程中產(chǎn)生出馬氏體／貝氏體高強度、低韌性的微金相組織 ，表現(xiàn)出極高的硬度，這對設(shè)備抗SSCC極為不利。硫元素則在鋼材中形成MnS、FeS非金屬夾雜物，致使局部顯微組織疏松，在濕硫化氫環(huán)境下誘發(fā)HB或SOHIC。GB6954-86和GB699-88兩部分．分別對壓力容器用鋼的錳、硫含量和非金屬夾雜物級別做了規(guī)定，為設(shè)計選材提供了依據(jù) 。

(2)介質(zhì)中硫化氫的濃度和pH值：液體介質(zhì)中硫化氫的濃度對碳鋼設(shè)備的腐蝕影響(詳見附表)，這種影響也 是因環(huán)境不同而區(qū)別較大 。