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硫化氫腐蝕的影響因素
1.材料因素 在油氣田開發過程中鉆柱可能發生的腐蝕類型中，以硫化氫腐蝕時材料因素的影響
作用zui為顯著，材料因素中影響鋼材抗硫化氫應力腐蝕性能的主要有材料的顯微組織、
強度、硬度以及合金元素等等。 ⑴ 顯微組織 對應力腐蝕開裂敏感性按下述順序升高: 鐵素體中球狀碳化物組織→*淬火和回火組織→正火和回火組織→正火后組織→淬火后未回火的馬氏體組織。
注：馬氏體對硫化氫應力腐蝕開裂和氫致開裂非常敏感，但在其含量較少時，敏感性相對較小，隨著含量的增多，敏感性增大。 (2) 強度和硬度
隨屈服強度的升高，臨界應力和屈服強度的比值下降，即應力腐蝕敏感性增加。 材料硬度的提高，對硫化物應力腐蝕的敏感性提高。材料的斷裂大多出現在硬度大于HRC22（相當于HB200）的情況下，因此，通常HRC22可作為判斷鉆柱材料是否適合于含硫油氣井鉆探的標準。 油氣開采及加工工業對不昂貴的、可焊性好的鋼材的需要，基本上決定了研究的工作方向就是優先研制抗硫化物腐蝕開裂的低合金高強度鋼。 ⑶ 合金元素及熱處理 有害元素：Ni、Mn、S、P; 有利元素：Cr、Ti 碳（C
）：增加鋼中碳的含量，會提高鋼在硫化物中的應力腐蝕破裂的敏感性。 鎳（Ni
）：提高低合金鋼的鎳含量，會降低它在含硫化氫溶液中對應力腐蝕開裂的抵抗力。原因是鎳含量的增加，可能形成馬氏體相。所以鎳在鋼中的含量，即使其硬度HRC＜22時, 也不應該超過1％。含鎳鋼之所以有較大的應力腐蝕開裂傾向，是因為鎳對陰極過程的進行有較大的影響。在含鎳鋼中可以觀察到zui低的陰極過電位，其結果是鋼對氫的吸留作用加強,導致金屬應力腐蝕開裂的傾向性提高。 鉻
(Cr)：一般認為在含硫化氫溶液中使用的鋼，含鉻0.5％～13％是*可行的，因為它們在熱處理后可得到穩定的組織。不論鉻含量如何，被試驗鋼的穩定性未發現有差異。也有的文獻作者認為，含鉻量高時是有利的，認為鉻的存在使鋼容易鈍化。但應當指出的是，這種效果只有在鉻的含量大于11％時才能出現。 鉬
(Mo)：鉬含量≤3％時，對鋼在硫化氫介質中的承載能力的影響不大。 鈦
(Ti)：鈦對低合金鋼應力腐蝕開裂敏感性的影響也類似于鉬。試驗證明，在硫化氫介質中，含碳量低的鋼(0.04％)加入鈦(0.09％Ti)，對其穩定性有一定的改善作用。 錳
(Mn)：錳元素是一種易偏析的元素，研究錳在硫化物腐蝕開裂過程的作用十分重要。當偏析區Mn、C含量一旦達到一定比例時，在鋼材生產和設備焊接過程中，產生出馬氏體／貝氏體高強度、低韌性的顯微組織，表現出很高的硬度，對設備抗SSCC是不利的。對于碳鋼一般限制錳含量小于1.6%。少量的Mn能將硫變為硫化物并以硫化物形式排出，同時鋼在脫氧時，使用少量的錳后，也會形成良好的脫氧組織而起積極作用。在石油工業中是制造油管和套管大都采用含錳量較高的鋼，如我國的36Mn2Si鋼。(提高硬度) 硫（S
）：硫對鋼的應力腐蝕開裂穩定性是有害的。隨著硫含量的增加，鋼的穩定性急劇惡化，主要原因是硫化物夾雜是氫的積聚點，使金屬形成有缺陷的組織。同時硫也是吸附氫的促進劑。因此，非金屬夾雜物尤其是硫化物含量的降低、分散化以及球化均可以
提高鋼（特別是高強度鋼）在引起金屬增氫介質中的穩定性。 磷（P
）：除了形成可引起鋼紅脆（熱脆）和塑性降低的易熔共晶夾雜物外，還對氫原子重新組合過程（Had + Had → H2↑）起抑制作用，使金屬增氫效果增加，從而也就會降低鋼在酸性的、含硫化氫介質中的穩定性。 ⑷ 冷加工 經冷軋制、冷鍛、冷彎或其他制造工藝以及機械咬傷等產生的冷變形，不僅使冷變形區的硬度增大，而且還產生一個很大的殘余應力，有時可高達鋼材的屈服強度，從而導致對SSCC敏感。一般說來鋼材隨著冷加工量的增加，硬度增大，SSCC的敏感性增強。 2. 環境因素的影響 ⑴ 硫化氫濃度 從對鋼材陽極過程產物的形成來看，硫化氫濃度越高，鋼材的失重速度也越快。
對應力腐蝕開裂的影響 高強度鋼即使在溶液中硫化氫濃度很低（體積分數為1×10-3mL/L）的情況下仍能引起破壞，硫化氫體積分數為5×10-2～6×10-1 mL/L時，能在很短的時間內引起高強度鋼的硫化物應力腐蝕破壞，但這時硫化氫的濃度對高強度鋼的破壞時間已經沒有明顯的影響了。硫化物應力腐蝕的下限濃度值與使用材料的強度（硬度）有關。 碳鋼在硫化氫體積分數小于5×10－
2mL/L時破壞時間都較長。NACE MR0175－88標準認為發生硫化氫應力腐蝕的極限分壓為0.34×
10-3MPa(水溶液中H2S濃度約20mg/L)，低于此分壓不發生硫化氫應力腐蝕開裂。 ⑵ pH值對硫化物應力腐蝕的影響： 隨pH
的增加，鋼材發生硫化物應力腐蝕的敏感性下降 pH≤6時，硫化物應力腐蝕很嚴重； 6＜pH≤9時，硫化物應力腐蝕敏感性開始顯著下降，但達到斷裂所需的時間仍然很短； pH＞9時，就很少發生硫化物應力腐蝕破壞。 ⑶ 溫度
在一定溫度范圍內，溫度升高，硫化物應力腐蝕破裂傾向減小。(溫度升高硫化溶解度減小) 在22℃左右，硫化物應力腐蝕敏感性zui大。溫度大于22℃后，溫度升高硫化物應力腐蝕敏感性明顯降低。
