1. 濕(shi)硫化氫環境的定義
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(hua)氫(qing)的電離(li)
在濕(shi)硫化氫環境中，硫化氫會發生(sheng)電離(li)，使水具有酸性。硫化氫電化學(xue)腐蝕過程(cheng)：
注(zhu)：鋼材受到(dao)硫(liu)化(hua)(hua)氫腐(fu)蝕以后陽極(ji)的最終(zhong)產物就是(shi)硫(liu)化(hua)(hua)亞鐵(tie)，該產物通常是(shi)一種有缺陷的結構(gou)，它與鋼鐵(tie)表面(mian)的黏(nian)結力差(cha)，易脫落，易氧(yang)化(hua)(hua)，且電(dian)位較正(zheng)，因而作(zuo)為陰極(ji)與鋼鐵(tie)基(ji)體構(gou)成(cheng)一個(ge)活性的微電(dian)池，對鋼基(ji)體繼續(xu)進行腐(fu)蝕。
反應(ying)產物氫(qing)(qing)一般認為有(you)兩種去向(xiang)，一是氫(qing)(qing)原(yuan)子之(zhi)間有(you)較大的(de)親和(he)力，易相(xiang)互結合形成氫(qing)(qing)分子排出；另一個去向(xiang)就是由于原(yuan)子半徑極小的(de)氫(qing)(qing)原(yuan)子獲得(de)足夠的(de)能量后(hou)變成擴散氫(qing)(qing)［H］而滲入(ru)鋼(gang)的(de)內部(bu)并(bing)溶(rong)(rong)入(ru)晶格(ge)(ge)中(zhong)，溶(rong)(rong)于晶格(ge)(ge)中(zhong)的(de)氫(qing)(qing)有(you)很強的(de)游離性，在一定條件下將導致材(cai)料(liao)的(de)脆(cui)化(hua)（氫(qing)(qing)脆(cui)）和(he)氫(qing)(qing)損傷。
3. 濕H2S環(huan)境中(zhong)的開裂類型(xing)
濕H環境中的開(kai)(kai)裂類型有：氫鼓泡（HB）、氫致開(kai)(kai)裂（HIC）、硫化物應力(li)腐(fu)蝕開(kai)(kai)裂（SSCC）、應力(li)導(dao)向氫致開(kai)(kai)裂（SOHIC）。見圖(tu)8.1.9和圖(tu)8.1.10。
4. 硫化物應(ying)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(gang)和316L不(bu)銹(xiu)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)(de)(de)強度(du)(du)越(yue)高(gao)，越(yue)易發(fa)生(sheng)硫(liu)裂(lie)(lie)。鋼(gang)的(de)(de)(de)硬度(du)(du)值(zhi)越(yue)高(gao)，越(yue)易發(fa)生(sheng)硫(liu)裂(lie)(lie)。在發(fa)生(sheng)硫(liu)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)事故中，焊(han)縫特別是(shi)(shi)(shi)(shi)熔合線是(shi)(shi)(shi)(shi)最易發(fa)生(sheng)破裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)部(bu)位，這(zhe)是(shi)(shi)(shi)(shi)因(yin)為這(zhe)里的(de)(de)(de)硬度(du)(du)最高(gao)。NACE對碳鋼(gang)焊(han)縫的(de)(de)(de)硬度(du)(du)做了嚴格(ge)的(de)(de)(de)規(gui)定(ding)：HB≤200。這(zhe)是(shi)(shi)(shi)(shi)因(yin)為焊(han)縫硬度(du)(du)的(de)(de)(de)分布比母材復雜(za)，所以(yi)對焊(han)縫硬度(du)(du)的(de)(de)(de)規(gui)定(ding)比母材嚴。焊(han)縫部(bu)位常發(fa)生(sheng)破裂(lie)(lie)，一方(fang)(fang)面是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)(yu)焊(han)接殘余(yu)應(ying)力的(de)(de)(de)作(zuo)用，另一方(fang)(fang)面是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)(yu)焊(han)縫金屬、熔合線及(ji)熱影響區出現淬硬組織的(de)(de)(de)結果。為防止硫(liu)裂(lie)(lie)，焊(han)后(hou)進行有效(xiao)的(de)(de)(de)熱處理(li)十分必要。
5. 硫化氫(qing)腐蝕(shi)的(de)預防措(cuo)施
a. 選用抗硫(liu)化氫(qing)材料
抗(kang)(kang)(kang)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)材(cai)料(liao)主(zhu)要(yao)(yao)是指對(dui)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂和氫(qing)損(sun)傷(shang)有一定(ding)抗(kang)(kang)(kang)力或對(dui)這種開(kai)裂不敏感的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)。同時采用低硬度(du)（強度(du)）和完全淬火(huo)＋回火(huo)處理(li)工藝對(dui)材(cai)料(liao)抗(kang)(kang)(kang)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)腐(fu)蝕(shi)是有利的(de)(de)(de)。對(dui)高(gao)硫(liu)介質(zhi)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)按(an)SH／T 3129《加(jia)工高(gao)硫(liu)原油(you)重(zhong)點裝置主(zhu)要(yao)(yao)管(guan)道(dao)設計選(xuan)材(cai)導(dao)則》進行選(xuan)材(cai)。酸(suan)性(xing)天(tian)然(ran)(ran)氣系統(tong)(tong)和酸(suan)性(xing)天(tian)然(ran)(ran)氣-油(you)系統(tong)(tong)管(guan)道(dao)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)，應(ying)(ying)符合SY／T 0599《天(tian)然(ran)(ran)氣地面設施抗(kang)(kang)(kang)硫(liu)化(hua)(hua)物應(ying)(ying)力開(kai)裂和抗(kang)(kang)(kang)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂的(de)(de)(de)金屬材(cai)料(liao)要(yao)(yao)求(qiu)》的(de)(de)(de)規(gui)定(ding)。SH／T 3129里面規(gui)定(ding)：對(dui)于(yu)以濕(shi)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)為主(zhu)要(yao)(yao)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)(de)環境，主(zhu)材(cai)選(xuan)用應(ying)(ying)符合規(gui)范要(yao)(yao)求(qiu)。對(dui)含硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)介質(zhi)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)按(an)最新版(ban)“柯柏曲線”進行選(xuan)材(cai)。見(jian)本書第五章內容。
b. 添加緩(huan)蝕(shi)劑
實踐證明合理(li)添加緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)是防止(zhi)含(han)(han)H2S酸性油氣對(dui)碳鋼(gang)和(he)(he)低合金(jin)鋼(gang)設施(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)一(yi)種有(you)效方法。緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)對(dui)應(ying)用條(tiao)件(jian)的(de)(de)選擇性要求很高，針(zhen)對(dui)性很強。不同(tong)介質或材(cai)料(liao)往往要求的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)也(ye)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)、濃度、流速(su)等）改變(bian)(bian)時，所(suo)采用的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)可(ke)能也(ye)需要改變(bian)(bian)。用于含(han)(han)H2S酸性環境(jing)中的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)，通常為含(han)(han)氧的(de)(de)有(you)機緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)（成膜型緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)），有(you)胺類(lei)(lei)、咪唑啉、酰胺類(lei)(lei)和(he)(he)季銨鹽(yan)，也(ye)包(bao)括含(han)(han)硫(liu)、磷(lin)的(de)(de)化合物。控制(zhi)溶(rong)液(ye)(ye)pH值。提高溶(rong)液(ye)(ye)pH值降低溶(rong)液(ye)(ye)中H＋含(han)(han)量可(ke)提高鋼(gang)材(cai)對(dui)硫(liu)化氫的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)能力(li)，維持pH值在9～11之間，這樣(yang)不僅可(ke)有(you)效預防硫(liu)化氫腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，又可(ke)同(tong)時提高鋼(gang)材(cai)疲勞壽命。
c. 金屬保護(hu)層
在需保護(hu)的金(jin)屬(shu)(shu)表面用電(dian)鍍或化學鍍的方法鍍上Au、Ag、Ni、Cr、Zn、Sn等金(jin)屬(shu)(shu)，保護(hu)內層不被腐蝕。
d. 保(bao)護器保(bao)護
將被保(bao)護的金屬如鐵作陰極(ji)(ji)，較活潑的金屬如Zn作犧(xi)牲性陽極(ji)(ji)。陽極(ji)(ji)腐(fu)蝕后定期更換。
e. 陰極(ji)保(bao)護
外(wai)加電(dian)源組成(cheng)一個電(dian)解池，將被(bei)保護金屬(shu)作陰極，廢(fei)金屬(shu)作陽極。
