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隨著油氣田開發(fā)逐漸向更苛刻環(huán)境轉移，對高含硫油氣田的開發(fā)力度不斷加大，油套管材料的抗硫檢測數(shù)量呈指數(shù)式上漲。據(jù)統(tǒng)計，近5年來油套管材料抗硫檢測數(shù)量增加了近100倍，其中主要為抗硫化物應力腐蝕開裂ssc試驗。

一、氫致開裂(HIC)及氫鼓泡

氫致開裂是平行的氫層連通在一起產(chǎn)生穿壁裂縫造成的，它們與外加應力或殘余應力沒有明顯的相互作用。在鼓泡處，氫在內部聚積產(chǎn)生的應力加劇了氫致開裂。氫致開裂與鋼材的凈度密切相關，并且與鋼的制造方法、存在的雜質和它們的形狀有關。實驗室執(zhí)行標準GB/T8650-2015、NACE TM0284-2016。

非均質的細長的硫化物或氧化物夾雜物如果是與鋼板軋制方向平行發(fā)生的，一般都會發(fā)生氫致開裂。這些夾雜物構成形成顯微氫鼓泡的場所，這些顯微鼓泡會生長，并且最終通過臺階狀裂縫連在一起。事實上，有時候把氫致開裂叫做臺階狀開裂。

由于氫致開裂對應力沒有依存關系，也不是伴隨硬化的顯微結構發(fā)生的，所以，焊后熱處理一點作用也沒有。限制硫這樣的痕量元素以及控制鋼的制造變量，才能使鋼具有氫致開裂抗性。氫鼓泡是原子氫擴散進入鋼材并在空隙、夾層或非金屬夾雜物處被截獲而造成的。正如上文已經(jīng)提及的，進入這些部位的氫原子結合在一起會形成分子氫，而分子氫是無法向外擴散而逸出的。聚集在一起的氫氣的膨脹壓力終使部件發(fā)生穿壁分離，并在金屬表面出現(xiàn)明顯的鼓泡。

氫鼓泡會出現(xiàn)在一塊板的兩面，或者鼓泡出現(xiàn)在另一鼓泡頂上，取決于夾層的位置。它們大小不一，從小的突起到幾英尺直徑的腫脹。不斷增大的鼓泡會使表面發(fā)生扯裂，使設備失去承壓能力。

二、硫化物應力開裂(SSC)

硫化物應力開裂(SSC)是一種氫脆開裂形式，假如高強度鋼、硬焊縫和焊接熱影響區(qū)(HAZs)處于酸性環(huán)境中，受到拉伸應力作用，并且溫度低于82°C(180°F)，就會發(fā)生硫化物應力開裂。鋼材的硫化物應力開裂易發(fā)性在很大程度上取決于其組成、顯微結構、強度、殘余應力、外加應力。

將施加應力的試樣浸泡在含H2S的酸性水溶液環(huán)境中，通過施加合適增量的載荷獲得材料抗SSCC性能數(shù)據(jù)。實驗室執(zhí)行標準GB/T 4157-2017 及NACE TM0177-2016

三、HIC抗氫脆試驗和SSC硫化氫應力腐蝕試驗

SCC硫化氫應力腐蝕的主要特征為：

（1）有應力，特別是拉伸應力存在；

（2）腐蝕介質是特定的，只有某些金屬一介質的組合，才發(fā)生SCC；

（3）裂紋擴展速度約在10-3～10-1 cm/h 范圍；

（4）存在著對破裂敏感的電位區(qū)間；

（5）應力腐蝕裂紋常有主干，但易分叉，呈樹枝狀，其形態(tài)有穿晶型、晶間型、混合型之分。SCC斷口一般為脆斷型，穿晶時呈河川狀，晶間時呈冰糖狀。機理 SCC 的發(fā)生機理通常認為：在應力作用下使金屬發(fā)生滑移，破壞鈍化膜或腐蝕產(chǎn)物層，裸露金屬發(fā)生力學一化學反應產(chǎn)生局部腐蝕；與此同時，被破壞的鈍化膜可再鈍化，如再鈍化速度(但不能過低)鈍化膜破壞速度，則應力和腐蝕協(xié)同作用，便發(fā)生SCC。