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針對(duì)壓力容器設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中所產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕破壞，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，討論了在不同情況下壓力容器用鋼的選材要求。

1、濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境定義

濕硫化氫導(dǎo)致壓力容器的應(yīng)力腐蝕破壞是有條件的，只有在應(yīng)力、材質(zhì)、腐蝕介質(zhì)三個(gè)因素相匹配的共存區(qū)域，才具備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的基本條件，偏離三個(gè)因素中的任何一個(gè)因素，應(yīng)力腐蝕就不可能產(chǎn)生，此時(shí)濕硫化氫氣體存在與應(yīng)力腐蝕全然無(wú)關(guān)。

化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定必須同時(shí)滿足下列條件才能形成硫化氫的應(yīng)力腐蝕環(huán)境：

①溫度小于等于(60+2p) C ;

②硫化氫分壓大于等于0.00035MPa，即相當(dāng)于常溫在水中的H2S溶解度大于或等于7.7mg/L ;

③介質(zhì)中含有液相水或處于水的露點(diǎn)溫度以下；

④pH

2、設(shè)計(jì)選材時(shí)應(yīng)著重考慮因素

濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境下壓力容器設(shè)計(jì)選材時(shí)，需著重考慮濕硫化氬帶來(lái)的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC)。一旦發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，將直接導(dǎo)致壓力容器失效、爆炸，后果非常嚴(yán)重。

除此之外，濕硫化氫所引起的開(kāi)裂形式還有硫化物應(yīng)力開(kāi)裂(SSC)、氫鼓包 (HB)、氫致裂紋(HIC) 以及應(yīng)力向氫誘發(fā)開(kāi)裂(SOHIC) 等。影響硫化物應(yīng)力開(kāi)裂、氫誘發(fā)開(kāi)裂和氫鼓包的因素主要為材料因素和環(huán)境因素兩大類。其中材料因素中的硬度(強(qiáng)度)、顯微組織和化學(xué)成分是主要因素。

3、化學(xué)成分影響

在合金鋼中，一般加入Mn、Cr、 Ni等元素來(lái)提高淬透性，特別是Ni的作用，一般認(rèn)為Ni對(duì)于合金鋼的韌性是有益的，但是含Ni鋼上析氫的的過(guò)電位低，氫離子易于放電還原，從而促進(jìn)了氫的析出，因而Ni鋼的抗硫化物應(yīng)力腐蝕的能力較差。故一般來(lái)說(shuō)，要求碳素鋼和低合金鋼中Ni含量小于1%或盡可能不含Ni。

鋼中影響硫化氫腐蝕的主要元素是Mn和S。Mn 在設(shè)備焊接過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生馬氏體及貝氏體高強(qiáng)度、低韌性的顯微金相組織，表現(xiàn)出極高硬度，這對(duì)設(shè)備抗硫化物應(yīng)力腐蝕極為不利。

S在鋼中形成形成MnS、FeS 非金屬夾雜物，致使局部纖維組織疏松，在是硫化氫環(huán)境下誘發(fā)HIC或SOHIC。因此化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在濕硫化氫嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下設(shè)備用鋼SS0.003%。同時(shí)過(guò)高的C含量會(huì)加劇焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的傾向，P含量偏高會(huì)導(dǎo)致剛才的“冷脆性”。

化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在時(shí)硫化氫嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下設(shè)備用鋼P(yáng)S0.010%。然而Cr、Mo、V、Ti、A1和B等強(qiáng)烈碳化物形成元素在適當(dāng)?shù)臒崽幚碇贫认赂淖兞颂蓟锏男蚊?，在提高?qiáng)度同時(shí)，對(duì)降低破裂敏感性有效果。

4、材料的顯微組織影響

金相組織比化學(xué)成分對(duì)抗硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響更大，對(duì)合金鋼來(lái)講，當(dāng)鋼的強(qiáng)度或硬度相同時(shí)，淬火后高溫回火獲得均勻分布的細(xì)小球狀碳化物的金相組織抗硫化氫應(yīng)力腐蝕的能力優(yōu)于正火后回火的金相組織。從晶粒大小看，細(xì)小晶粒組織抗硫化氫應(yīng)力腐蝕性能好，粗大晶?？沽蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕性能差。而且?jiàn)A雜物得形狀是十分重要的,特別是MnS的形狀，MnS在高溫時(shí)容易塑性變形，熱軋所形成的片狀MnS，在隨后的熱處理過(guò)程中是不能改變的。而在MnS/aFe的界面,對(duì)氫原子來(lái)說(shuō),是很深的“陷井”，與氫的結(jié)合很強(qiáng)，可以富積氫而形成氫分子；積累的氫氣壓力很高，可以引起界面的開(kāi)裂。因而降低材料中的含硫量、控制材料中的碳當(dāng)量,或是加入稀土元素，是降低濕硫化氫應(yīng)力腐蝕敏感性的有效措施。

5、強(qiáng)度和硬度影響

鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度越高，產(chǎn)生的硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的可能性越大。硬度是導(dǎo)致硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的重要因素。在某一給定條件下，當(dāng)硬度低于某一數(shù)值時(shí)可減少或不發(fā)生開(kāi)裂。

6、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析，為了確保質(zhì)量，在設(shè)計(jì)中應(yīng)提高對(duì)材料化學(xué)成分，力學(xué)性能及檢驗(yàn)的要求，同時(shí)對(duì)材料的防腐也應(yīng)給予足夠重視，限制材料中的C、S、P、Ni等元素含量，注重強(qiáng)度、韌性及硬度的指標(biāo)，規(guī)定材料的使用狀態(tài)使鋼材獲得細(xì)小晶粒組織。增加鋼板超聲檢測(cè)以便控制鋼板內(nèi)部缺陷。也應(yīng)研究開(kāi)發(fā)滿足生產(chǎn)的新材料、新工藝、以便降低壓力容器的建設(shè)投資。