正航仪器湿硫化氢环境的定义

正航仪器湿硫化氢环境的定义
硫化物应力腐烛开裂（SSCC)的环境因素即为湿硫化氬环境，关于湿硫化氧环境， 不同时期有不同的见解。80年代初，兰州石油机械所编制了《防止湿硫化氛环境中压力 容器失效的推荐方法》，此推荐方法是我国石油工业部科技司下达的。该法吸取了国内 外同类力法的优点并具有本身特点的一项重要科研成果，对湿硫化氧的环境定义如下： (1)同时存在水和硫化氧的环境中，当硫化氧分压大于或等于0.035MPa; (2)同时 存在水和硫化氧的液化石油气中，当液相的硫化氧含量大于或等于1000111时[21〗。该推 荐方法对防止湿硫化氯环境下的应力腐烛破裂，以及对湿硫化氧环境中压力容器缺陷的 安全评定具有重要的指导意义。
到九十年代初，化工部HGJ15-89《钢制化工容器材料选用规定》对湿硫化氛环境 又有新的阐述，指出同时满足以下条件者即为是硫化氢环境：（1)温度O-65'C: (2) 硫化氣分压之350Pa,相当于水中硫化氛溶解度dOmg/1; (3)介质中含液相水或介质温 度处于水的露点以下；（4) PH<9或有氰化物存在。
而的湿硫化氧(1996)环境定义被分为以下三类：（1)无游离水相环境，处 于此类环境中设备的湿硫化氛开裂敏感性极低；（2)有游离水相存在，而且游离水中 的硫化氣总量小于5^ig/g，开裂敏感性居中；（3)有游离水相存在，而且游离水中的硫 化氢总量大于50ng/g,开裂的敏感性。
1.3硫化物应力腐油开裂机理
水溶液中所含的H,S通常会发生解离：
HiS ?tr+HS- (1.1)
根据电化学观点，钢腐烛可分为阳极反应以及阴极反应，分别为：
阳极反应：Fe + HS- —FeS + fr+2e- (1.2)
阴极反应：2ir+2e- 4 (1.3)
式中：H2-氛气： Had-吸附氢； Hab-吸收氛。
反应生成的氣，会有一部分侵入钢中。
应力腐蚀机理按电化学的观点，通常可以分两类[=_25〗。一类是，裂纹尖端处于阳极 区，以阳极的快速溶解占主导地位，称为阳极溶解型（AnodicDissolution)机理；另一 类是裂纹尖端处于阴极，以阴极反应为主,称为氛致开裂型(Hydrogen Induced Cracking, 简称HIC)机理。
在应力腐蚀体系中，阳极反应同阴极反应是一对通过电子的偶合而相互依存的共辄 过程。裂纹尖端发生阳极溶解，那么在金属的表面及裂纹的两侧为阴极区，阴极反应如 式1.3所示，主要是介质中的离子氧获得电子，变成原子氛，而部分吸附态氢原子会向 着金属内部的裂纹尖端扩散。阳极溶解机理是指阳极金属的不断溶解导致了应力腐蚀裂 纹的形核和扩展。而如果阴极析出的氛进入金属后，对断裂起决定性作用，则叫氧致开 裂机理（26-29）。氧致开裂过程中按氧的来源可分为外氛和内氛，应力腐烛体系SCC中的 氧是指外氢。外氛和内氛主要存在下列区别：
(1)SCC过程中的氧是连续供应的，所以金属中的氧量是不断增加的；而内氢是 在工艺过程中引进的，含量固定。
(2)SCC中的氧存在一个渗透入金属内部的过程，而内氛则己存在于金属内部。
(3)SCC引起的氣，从表面到内部有一个浓度梯度，氧在金属中的扩散系数愈小， 则这个浓度梯度愈大。内氢在宏观上是均匀分布的。
对于不同的腐烛介质和金属材料的组合，可根据不同的应力腐蚀机理来解释。高强 度钢在H2S溶液和水介质中的应力腐烛属于氛致开裂型(3°"32)。而黄铜在氣水溶液中’奥 氏体不锈钢在含cr溶液中以及低合金钢在碱溶液中的应力腐蚀属于阳极溶解型(33_35)》
1.3.1阳极溶解型应力腐油机理
影响应力腐烛破裂的因素很多，哪一种因素在应力腐烛破裂中起着主导作用，要根 据具体情况而定。因此，企图用一种理论来解释应力腐蚀破裂这一复杂现象，是很困难 的，甚至是不可能的。到目前为止，各个学派关于阳极溶解应力腐烛机理的解释主要有 以下几种理论模型。
(1)滑移溶解模型
该模型认为，金属浸泡在腐烛介质中，其表面将存在不同程度的保护膜。如果应力 使位错发生滑移，则滑移台阶将使表面膜破裂。露出无膜的新鲜金属，为阳极：膜为阴 极，发生局部阳极溶解，接着又会形成新的保护膜，金属受到保护。而在应力作用下， 位错将继续滑移，形成新的台阶，使膜再一次破裂，新鲜金属再次裸露，溶解。这样， 应力腐蚀裂纹的形核和扩展其实是滑移-膜破裂-溶解-再钝化过程的循环往复。如图1.3 所示。
 
1.液体介质2.保护层3.金属活性滑移面4.裸露于介质的活性表面5.活性表面被急剧溶解
图1.3滑移溶解模型 Fig. 1.3 The slip-dissolution model