1. 濕硫化氫環(huan)境的(de)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(qing)的電離
在濕(shi)硫(liu)化(hua)氫(qing)環境中，硫(liu)化(hua)氫(qing)會(hui)發生電離，使水具有酸性。硫(liu)化(hua)氫(qing)電化(hua)學腐蝕過程：
注：鋼(gang)(gang)材受到硫化(hua)(hua)氫(qing)腐蝕以后陽(yang)極(ji)(ji)的(de)(de)最終產(chan)物(wu)就是(shi)硫化(hua)(hua)亞鐵(tie)，該產(chan)物(wu)通(tong)常是(shi)一種有缺陷(xian)的(de)(de)結構(gou)(gou)，它與鋼(gang)(gang)鐵(tie)表面(mian)的(de)(de)黏(nian)結力差，易脫落，易氧化(hua)(hua)，且電位(wei)較(jiao)正，因(yin)而(er)作為陰極(ji)(ji)與鋼(gang)(gang)鐵(tie)基(ji)體(ti)構(gou)(gou)成一個活性的(de)(de)微電池，對鋼(gang)(gang)基(ji)體(ti)繼續(xu)進(jin)行腐蝕。
反應產(chan)物氫(qing)(qing)(qing)(qing)一般認為有兩種去向(xiang)，一是氫(qing)(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)(yuan)子之間(jian)有較大的(de)(de)親和力，易相(xiang)互結合形成氫(qing)(qing)(qing)(qing)分(fen)子排出；另(ling)一個去向(xiang)就是由于(yu)(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)子半(ban)徑極(ji)小的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)(yuan)子獲得足(zu)夠的(de)(de)能(neng)量后變成擴(kuo)散氫(qing)(qing)(qing)(qing)［H］而滲入鋼的(de)(de)內部并(bing)溶入晶格中，溶于(yu)(yu)晶格中的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)有很強的(de)(de)游離性，在一定條件(jian)下將導致材料的(de)(de)脆(cui)化(hua)（氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)）和氫(qing)(qing)(qing)(qing)損傷。
3. 濕H2S環境中的開(kai)裂類(lei)型
濕H環境(jing)中(zhong)的(de)開裂(lie)類型有：氫(qing)鼓(gu)泡（HB）、氫(qing)致開裂(lie)（HIC）、硫化物應力(li)(li)腐蝕開裂(lie)（SSCC）、應力(li)(li)導向氫(qing)致開裂(lie)（SOHIC）。見圖(tu)(tu)8.1.9和(he)圖(tu)(tu)8.1.10。
4. 硫(liu)化物應力腐蝕開(kai)裂(lie)（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(bu)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(gang)的(de)強度(du)(du)越高(gao)，越易發(fa)生(sheng)硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)。鋼(gang)的(de)硬度(du)(du)值越高(gao)，越易發(fa)生(sheng)硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)。在發(fa)生(sheng)硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)的(de)事故中(zhong)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)特(te)別(bie)是熔合(he)線是最易發(fa)生(sheng)破裂(lie)的(de)部位，這(zhe)是因(yin)為(wei)(wei)這(zhe)里(li)的(de)硬度(du)(du)最高(gao)。NACE對碳鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)硬度(du)(du)做了嚴格的(de)規(gui)定(ding)：HB≤200。這(zhe)是因(yin)為(wei)(wei)焊(han)(han)縫(feng)(feng)硬度(du)(du)的(de)分(fen)布比(bi)母材(cai)(cai)復雜，所以對焊(han)(han)縫(feng)(feng)硬度(du)(du)的(de)規(gui)定(ding)比(bi)母材(cai)(cai)嚴。焊(han)(han)縫(feng)(feng)部位常發(fa)生(sheng)破裂(lie)，一(yi)方面是由(you)于焊(han)(han)接殘(can)余(yu)應力的(de)作(zuo)用，另(ling)一(yi)方面是由(you)于焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬、熔合(he)線及熱影響區出現淬硬組織的(de)結果。為(wei)(wei)防止硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)，焊(han)(han)后進行有(you)效的(de)熱處理十分(fen)必要。
5. 硫化氫腐蝕的預防措施(shi)
a. 選用抗硫化氫(qing)材料(liao)
抗(kang)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)主要(yao)(yao)是(shi)指對(dui)(dui)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)應力腐蝕(shi)(shi)開裂和(he)氫(qing)損傷有一定(ding)(ding)抗(kang)力或對(dui)(dui)這種(zhong)開裂不(bu)敏感的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。同時采用(yong)低硬度（強度）和(he)完(wan)全淬火(huo)＋回(hui)火(huo)處(chu)理工(gong)藝(yi)對(dui)(dui)材(cai)(cai)(cai)料(liao)抗(kang)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)腐蝕(shi)(shi)是(shi)有利的(de)(de)。對(dui)(dui)高(gao)硫(liu)(liu)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)(de)管(guan)道器材(cai)(cai)(cai)按(an)SH／T 3129《加工(gong)高(gao)硫(liu)(liu)原油重點裝置主要(yao)(yao)管(guan)道設計選材(cai)(cai)(cai)導則》進行(xing)選材(cai)(cai)(cai)。酸性(xing)(xing)天然氣(qi)系統和(he)酸性(xing)(xing)天然氣(qi)-油系統管(guan)道材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)選擇，應符合SY／T 0599《天然氣(qi)地面設施抗(kang)硫(liu)(liu)化(hua)物應力開裂和(he)抗(kang)應力腐蝕(shi)(shi)開裂的(de)(de)金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)要(yao)(yao)求》的(de)(de)規(gui)定(ding)(ding)。SH／T 3129里面規(gui)定(ding)(ding)：對(dui)(dui)于(yu)以(yi)濕硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)為主要(yao)(yao)腐蝕(shi)(shi)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)(de)環(huan)境，主材(cai)(cai)(cai)選用(yong)應符合規(gui)范(fan)要(yao)(yao)求。對(dui)(dui)含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)(de)管(guan)道器材(cai)(cai)(cai)按(an)最新版“柯柏曲(qu)線”進行(xing)選材(cai)(cai)(cai)。見本書第(di)五章內容。
b. 添加緩(huan)蝕劑
實(shi)踐證明(ming)合(he)理添加緩(huan)蝕(shi)劑(ji)是防(fang)止含H2S酸性油氣對(dui)碳鋼和(he)低(di)合(he)金鋼設施腐蝕(shi)的(de)一(yi)種有(you)效(xiao)方法。緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對(dui)應用(yong)(yong)條(tiao)件(jian)的(de)選擇性要(yao)求很高(gao)，針對(dui)性很強(qiang)。不同(tong)介質或(huo)材料往往要(yao)求的(de)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)也不同(tong)，甚至同(tong)一(yi)種介質，當操作條(tiao)件(jian)（如溫度、壓力(li)、濃(nong)度、流速等(deng)）改變時(shi)，所(suo)采用(yong)(yong)的(de)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)可(ke)(ke)能(neng)也需要(yao)改變。用(yong)(yong)于含H2S酸性環境中的(de)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，通常為(wei)含氧的(de)有(you)機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)（成膜型緩(huan)蝕(shi)劑(ji)），有(you)胺類、咪唑啉、酰(xian)胺類和(he)季(ji)銨鹽(yan)，也包括含硫、磷的(de)化合(he)物(wu)。控制溶(rong)(rong)液pH值(zhi)。提(ti)(ti)高(gao)溶(rong)(rong)液pH值(zhi)降低(di)溶(rong)(rong)液中H＋含量可(ke)(ke)提(ti)(ti)高(gao)鋼材對(dui)硫化氫(qing)的(de)耐蝕(shi)能(neng)力(li)，維持pH值(zhi)在(zai)9～11之間(jian)，這樣不僅可(ke)(ke)有(you)效(xiao)預防(fang)硫化氫(qing)腐蝕(shi)，又(you)可(ke)(ke)同(tong)時(shi)提(ti)(ti)高(gao)鋼材疲(pi)勞壽(shou)命(ming)。
c. 金屬保護層
在需(xu)保護的(de)金(jin)屬表面用電鍍或化學鍍的(de)方法鍍上Au、Ag、Ni、Cr、Zn、Sn等(deng)金(jin)屬，保護內層不(bu)被腐蝕(shi)。
d. 保(bao)護器保(bao)護
將被(bei)保(bao)護的金(jin)屬(shu)如(ru)鐵(tie)作陰極，較活潑的金(jin)屬(shu)如(ru)Zn作犧牲性(xing)陽極。陽極腐蝕后定期(qi)更換。
e. 陰極保護
外加電源(yuan)組成一(yi)個電解池，將(jiang)被保護(hu)金(jin)屬作陰極，廢(fei)金(jin)屬作陽極。
