1. 濕硫化氫環境(jing)的定義
國際上濕硫化氫環境的定義，如美國腐蝕工程師協會（NACE）的MR0175-97《油田設備抗硫化物應力開裂金屬材料》規定：①. 酸性氣體系統：氣體總壓≥0.4MPa，并且H2S分壓≥0.0003MPa；②. 酸性多相系統：當處理的原油中有兩相或三相介質（油、水、氣）時，條件可放寬為：氣相總壓≥1.8MPa，且H2S分壓≥0.0003MPa；當氣相壓力≤1.8MPa，且H2S分壓≥0.07MPa；或氣相H2S含量超過15％。
國內濕硫化氫環境的定義：“在同時存在水和硫化氫的環境中，當硫化氫分壓大于或等于0.00035MPa時，或在同時存在水和硫化氫的液化石油氣中，當液相的硫化氫含量大于或等于10×10-6時，則稱為濕硫化氫環境”。
2. 硫化氫的電(dian)離
在濕硫化(hua)(hua)氫(qing)環境中，硫化(hua)(hua)氫(qing)會發生電離，使水(shui)具有酸性。硫化(hua)(hua)氫(qing)電化(hua)(hua)學腐蝕過程(cheng)：
注(zhu)：鋼材受到硫(liu)化氫腐(fu)蝕以后陽極的(de)最終產物(wu)(wu)就是硫(liu)化亞鐵(tie)，該產物(wu)(wu)通常(chang)是一種有缺陷(xian)的(de)結構(gou)，它與鋼鐵(tie)表面的(de)黏結力差(cha)，易(yi)脫(tuo)落，易(yi)氧化，且電(dian)位(wei)較(jiao)正，因而作(zuo)為陰極與鋼鐵(tie)基體(ti)構(gou)成一個活性的(de)微電(dian)池(chi)，對鋼基體(ti)繼續(xu)進(jin)行腐(fu)蝕。
反應(ying)產物氫(qing)(qing)一(yi)(yi)(yi)般認為有(you)兩種去向，一(yi)(yi)(yi)是氫(qing)(qing)原子(zi)之間(jian)有(you)較大的(de)親和(he)力(li)，易相互結合形成氫(qing)(qing)分子(zi)排出；另一(yi)(yi)(yi)個(ge)去向就是由于(yu)(yu)原子(zi)半徑極小的(de)氫(qing)(qing)原子(zi)獲得(de)足夠的(de)能量(liang)后變成擴(kuo)散氫(qing)(qing)［H］而滲(shen)入鋼的(de)內部并溶(rong)(rong)入晶(jing)格中，溶(rong)(rong)于(yu)(yu)晶(jing)格中的(de)氫(qing)(qing)有(you)很強的(de)游離性，在一(yi)(yi)(yi)定條件(jian)下將導致(zhi)材料的(de)脆化（氫(qing)(qing)脆）和(he)氫(qing)(qing)損(sun)傷。
3. 濕H2S環(huan)境中的(de)開裂類型
濕H環(huan)境中的開(kai)裂(lie)類(lei)型有：氫鼓(gu)泡(pao)（HB）、氫致開(kai)裂(lie)（HIC）、硫化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)（SSCC）、應(ying)力導向(xiang)氫致開(kai)裂(lie)（SOHIC）。見圖8.1.9和圖8.1.10。
4. 硫化物應力腐(fu)蝕開裂（SSCC）
濕H2S環境中腐蝕產生的氫原子滲入鋼的內部固溶于晶格中，使鋼的脆性增加，在外加拉應力或殘余應力作用下形成的開裂，叫作硫化物應力腐蝕開裂，簡稱硫裂。工程上有時也把受拉應力的鋼及合金在濕H2S及其他硫化物腐蝕環境中產生的脆性開裂統稱為硫化物應力腐蝕開裂（簡稱硫裂）。SSCC通常發生在中高強度鋼中或焊縫及其熱影響區等硬度較高的區域。在天然氣、石油采集，石油加工煉制，石油化學及化肥等工業部門常常發生管道、閥門硫裂事故。發生硫裂所需的時間短則幾天，長則幾個月到幾年不等。但是未見超過十年發生硫裂的事例。硫裂的裂紋較粗，分支較少，多為穿晶型，也有晶間型或混合型。發生硫裂所需的硫化氫濃度很低，只要略超過10-6，甚至在小于10-6的濃度下也會發生。
碳鋼和低合金鋼在20～40℃溫度范圍內對硫裂的敏感性最大，但奧氏體不銹鋼的硫裂大多發生在高溫環境。隨著溫度升高，奧氏體不銹鋼的硫裂敏感性增加。在含硫化氫及水的介質中，如果同時含醋酸，或者二氧化碳和氯化鈉，或磷化氫，或砷、硒、銻、碲的化合物或氯離子，則對鋼的硫裂起促進作用。對于奧氏體不銹鋼的硫裂，氯離子和氧起促進作用，304L不銹鋼和316L不銹鋼對硫裂的敏感性有如下的關系：H2S+H2O<H2S+H2O+Cl<H2S+（硫裂的敏感性由弱到強）。對于碳鋼和低合金鋼來說，淬火＋回火的金相組織抗硫裂最好，未回火馬氏體組織最差。鋼抗硫裂性能依淬火＋回火組織→正火＋回火組織→正火組織→未回火馬氏體組織的順序遞降。
鋼的(de)(de)強(qiang)度(du)越高(gao)，越易發生硫裂(lie)。鋼的(de)(de)硬(ying)度(du)值越高(gao)，越易發生硫裂(lie)。在發生硫裂(lie)的(de)(de)事故中(zhong)，焊(han)縫特別(bie)是(shi)(shi)熔(rong)合(he)線是(shi)(shi)最(zui)易發生破(po)裂(lie)的(de)(de)部位(wei)，這(zhe)是(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)這(zhe)里的(de)(de)硬(ying)度(du)最(zui)高(gao)。NACE對碳鋼焊(han)縫的(de)(de)硬(ying)度(du)做了(le)嚴格(ge)的(de)(de)規定：HB≤200。這(zhe)是(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)焊(han)縫硬(ying)度(du)的(de)(de)分(fen)布(bu)比(bi)母(mu)材(cai)復(fu)雜，所以對焊(han)縫硬(ying)度(du)的(de)(de)規定比(bi)母(mu)材(cai)嚴。焊(han)縫部位(wei)常發生破(po)裂(lie)，一(yi)方面是(shi)(shi)由于焊(han)接殘余應力的(de)(de)作(zuo)用，另一(yi)方面是(shi)(shi)由于焊(han)縫金屬、熔(rong)合(he)線及(ji)熱影響區出(chu)現淬硬(ying)組織的(de)(de)結果(guo)。為(wei)(wei)防止(zhi)硫裂(lie)，焊(han)后進(jin)行(xing)有效的(de)(de)熱處理十分(fen)必(bi)要(yao)。
5. 硫(liu)化(hua)氫腐(fu)蝕的預(yu)防措施
a. 選(xuan)用抗硫(liu)化(hua)氫(qing)材料
抗(kang)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫材(cai)(cai)(cai)料主要(yao)是指(zhi)對(dui)(dui)(dui)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)和(he)氫損傷有(you)一定(ding)(ding)抗(kang)力(li)(li)或(huo)對(dui)(dui)(dui)這種開裂(lie)不(bu)敏感的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料。同時采用(yong)低硬度（強度）和(he)完(wan)全淬火(huo)＋回(hui)火(huo)處理工(gong)藝(yi)對(dui)(dui)(dui)材(cai)(cai)(cai)料抗(kang)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫腐(fu)蝕(shi)是有(you)利的(de)(de)。對(dui)(dui)(dui)高硫(liu)(liu)(liu)介質的(de)(de)管(guan)道器材(cai)(cai)(cai)按SH／T 3129《加工(gong)高硫(liu)(liu)(liu)原油(you)(you)重(zhong)點裝(zhuang)置主要(yao)管(guan)道設計選(xuan)(xuan)材(cai)(cai)(cai)導(dao)則(ze)》進行(xing)選(xuan)(xuan)材(cai)(cai)(cai)。酸(suan)性(xing)天然氣(qi)系統和(he)酸(suan)性(xing)天然氣(qi)-油(you)(you)系統管(guan)道材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)，應(ying)(ying)符合SY／T 0599《天然氣(qi)地面(mian)設施抗(kang)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物應(ying)(ying)力(li)(li)開裂(lie)和(he)抗(kang)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)的(de)(de)金屬材(cai)(cai)(cai)料要(yao)求(qiu)》的(de)(de)規(gui)定(ding)(ding)。SH／T 3129里面(mian)規(gui)定(ding)(ding)：對(dui)(dui)(dui)于以濕硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫為主要(yao)腐(fu)蝕(shi)介質的(de)(de)環境，主材(cai)(cai)(cai)選(xuan)(xuan)用(yong)應(ying)(ying)符合規(gui)范要(yao)求(qiu)。對(dui)(dui)(dui)含(han)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫介質的(de)(de)管(guan)道器材(cai)(cai)(cai)按最新(xin)版“柯柏(bo)曲線”進行(xing)選(xuan)(xuan)材(cai)(cai)(cai)。見本書(shu)第(di)五(wu)章內容。
b. 添加緩蝕劑
實踐證明合(he)理添加緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)是(shi)防止含H2S酸性油(you)氣對碳鋼(gang)和低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)設施腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種有(you)(you)效方法(fa)。緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)對應(ying)用(yong)(yong)條件(jian)的(de)(de)(de)選擇性要求很(hen)高，針對性很(hen)強。不(bu)同介(jie)質(zhi)或材(cai)(cai)料往往要求的(de)(de)(de)緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)也(ye)不(bu)同，甚至同一(yi)(yi)種介(jie)質(zhi)，當操(cao)作條件(jian)（如溫度(du)、壓力、濃度(du)、流(liu)速等）改變時(shi)，所采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)可能(neng)(neng)也(ye)需要改變。用(yong)(yong)于含H2S酸性環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)，通常為含氧的(de)(de)(de)有(you)(you)機緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)（成膜型緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)），有(you)(you)胺類(lei)、咪唑啉、酰胺類(lei)和季(ji)銨(an)鹽，也(ye)包括含硫、磷的(de)(de)(de)化(hua)合(he)物。控(kong)制溶液pH值。提(ti)(ti)高溶液pH值降低(di)溶液中(zhong)H＋含量(liang)可提(ti)(ti)高鋼(gang)材(cai)(cai)對硫化(hua)氫的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力，維持pH值在9～11之間，這樣不(bu)僅可有(you)(you)效預防硫化(hua)氫腐蝕(shi)(shi)(shi)，又可同時(shi)提(ti)(ti)高鋼(gang)材(cai)(cai)疲(pi)勞壽命(ming)。
c. 金屬保(bao)護層(ceng)
在需保護的金屬表面用(yong)電鍍(du)或化學鍍(du)的方(fang)法(fa)鍍(du)上Au、Ag、Ni、Cr、Zn、Sn等金屬，保護內層不被腐蝕。
d. 保(bao)護器(qi)保(bao)護
將(jiang)被保護的金屬如(ru)鐵作(zuo)陰極(ji)，較活潑的金屬如(ru)Zn作(zuo)犧牲性陽極(ji)。陽極(ji)腐(fu)蝕后定期更換。
e. 陰極保護
外(wai)加電源(yuan)組(zu)成一(yi)個電解池(chi)，將被(bei)保護(hu)金(jin)屬作陰極(ji)，廢金(jin)屬作陽(yang)極(ji)。
