硫化氢腐蚀原理及防护技术

1、硫化氢腐蚀原理与防护技术硫化氢腐蚀原理与防护技术郑树启郑树启2011年年11月月1.1.腐蚀的定义腐蚀的定义 金属与周围介质发生化学或电化学作用而导金属与周围介质发生化学或电化学作用而导致的变质和破坏。致的变质和破坏。金属材料和环境介质共同作用的体系。金属材料和环境介质共同作用的体系。 腐蚀速度的定义腐蚀速度的定义：单位时间内单位质量的物质：单位时间内单位质量的物质变质和破坏的量。变质和破坏的量。单位：单位：g kg-1 h-1 或或 mg kg-1 h-1，mm/a。3 狭义：金属与环境间的物理狭义：金属与环境间的物理化学相互作用，使化学相互作用，使 金属性能发生变化，导致金属、环境及其金属

2、性能发生变化，导致金属、环境及其 构成的技术体系功能受到损伤（构成的技术体系功能受到损伤（ISO8044-ISO8044- 1999 1999，GB/T10123GB/T10123） 45油泵腐蚀油泵腐蚀 集输管线穿孔集输管线穿孔集输管线埋地弯头腐蚀集输管线埋地弯头腐蚀 轻烃站冷却器腐蚀轻烃站冷却器腐蚀 油井管腐蚀油井管腐蚀 67广义：材料与环境间发生化学或电化学相互作用而广义：材料与环境间发生化学或电化学相互作用而 导致材料功能受到损伤的现象导致材料功能受到损伤的现象l 材料：金属材料：金属 非金属非金属 高分子高分子 复合材料复合材料81 1）腐蚀是一种材料和环境间的反应）腐蚀是一种材料和

3、环境间的反应 & & 电化学反应（大多数）电化学反应（大多数） & & 化学反应：化学反应：AlAl在在CClCCl4 4中的腐蚀中的腐蚀 & & 物理反应：金属在高温熔盐中的溶解物理反应：金属在高温熔盐中的溶解2 2）腐蚀是材料的损伤）腐蚀是材料的损伤 & & 材料质量流失、强度退化材料质量流失、强度退化 & & 材料相、价态和组织变化材料相、价态和组织变化3 3）腐蚀是逐渐发生的慢性过程）腐蚀是逐渐发生的慢性过程9自发性自发性普遍性普遍性隐蔽性隐蔽性10l大多数腐蚀自发产生，不需要外力大多数腐蚀自发产生，不需要

4、外力l如钢铁腐蚀：腐蚀产物以水合氧化物为主，与自然如钢铁腐蚀：腐蚀产物以水合氧化物为主，与自然界天然存在的铁矿石在结构上或形态上相似界天然存在的铁矿石在结构上或形态上相似11炼铁过程炼铁过程腐蚀过程腐蚀过程钢铁钢铁矿石矿石能级增大能级增大放出能量放出能量外加热、电能量外加热、电能量12 纯金属最低能级状态一般为其化合物（除纯金属最低能级状态一般为其化合物（除AuAu、PtPt） 普遍存在的空气和水是两类主要腐蚀环境（普遍存在的空气和水是两类主要腐蚀环境（O O2 2、H H+ +）13l发展速度很慢发展速度很慢不锈钢在海水中点蚀：不锈钢在海水中点蚀：1010年孕育期年孕育期l表现形式很难被发现

5、表现形式很难被发现晶间腐蚀：表面光亮如新、内部漫布裂纹晶间腐蚀：表面光亮如新、内部漫布裂纹141 1）腐蚀的危害）腐蚀的危害15 经济损失经济损失 直接经济损失直接经济损失 腐蚀造成的直接腐蚀造成的直接经济损失占国民生产经济损失占国民生产总值的总值的16%16%，全球，全球每年因腐蚀造成的损每年因腐蚀造成的损失约失约70007000亿美元亿美元16 交通运输交通运输钢轨的锈蚀、磨损钢轨的锈蚀、磨损机车底架：侧梁铆钉头被局部机车底架：侧梁铆钉头被局部腐蚀穿透腐蚀穿透机车气缸：气缸套壁空泡腐蚀机车气缸：气缸套壁空泡腐蚀甚至穿透甚至穿透带来极大的事故隐患带来极大的事故隐患! 铁轨、机车部件的腐蚀和磨

6、蚀铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀 飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀 船舶在海洋环境中的腐蚀船舶在海洋环境中的腐蚀17海洋环境中：海水腐蚀介质、海洋大气腐蚀介质、海洋环境中：海水腐蚀介质、海洋大气腐蚀介质、海水冲刷、海水冲刷、 复杂波动载荷等复杂波动载荷等船舶腐蚀：船体锈蚀、螺旋桨叶片电偶腐蚀、船舶腐蚀：船体锈蚀、螺旋桨叶片电偶腐蚀、水线腐蚀、应力腐蚀等水线腐蚀、应力腐蚀等18 石油天然气开采、集输和输运：石油天然气开采、集输和输运： 油气田：油气田：O2、CO2、H2S、 地层水的腐蚀；地层水的腐蚀； 长输管道：内部多相流动腐蚀、长输管道：内部多相流动腐蚀、外部土壤、微

7、生物腐蚀外部土壤、微生物腐蚀 海洋平台、海底管道海洋平台、海底管道19201 1、按照腐蚀过程的特点、按照腐蚀过程的特点2 2、按照腐蚀形式分类、按照腐蚀形式分类3 3、按照腐蚀环境分类、按照腐蚀环境分类21按按照照腐腐蚀蚀过过程程的的特特点点222.1 2.1 按腐蚀机理：按腐蚀机理： (1) (1) 化学腐蚀化学腐蚀 金属与周围介质直接发生化学反金属与周围介质直接发生化学反应而引起的变质和损坏的现象应而引起的变质和损坏的现象。如钢铁在高温下的。如钢铁在高温下的氧化脱皮现象。氧化脱皮现象。 这是一种氧化这是一种氧化- -还原的纯化学变化过程，即还原的纯化学变化过程，即腐腐蚀介质中的氧化剂直接

8、同金属表面的原子相互作用蚀介质中的氧化剂直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物而形成腐蚀产物。腐蚀过程中，电子的传递是在金。腐蚀过程中，电子的传递是在金属与介质间直接进行的，因而没有腐蚀微电流的产属与介质间直接进行的，因而没有腐蚀微电流的产生。生。 23 指金属与介质发生电化学反应指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。而引起的变质和损坏的现象。阳极阳极(锌电极锌电极)：发生氧化反应的电极。 Zn - 2e Zn 2+阴极阴极(氢电极氢电极)：发生还原反应的电极 。2H+ + 2e 2H阴极去极化剂：阴极去极化剂：O2等等腐蚀原电池模型腐蚀原电池模型2425 A. 宏观腐蚀电池

9、宏观腐蚀电池 （1）异金属接触电池）异金属接触电池 （2）浓差电池）浓差电池 (盐浓差电池和氧浓差电池盐浓差电池和氧浓差电池) （3）温差电池）温差电池 B. 微观腐蚀电池微观腐蚀电池 （1）金属化学成分的不均匀性）金属化学成分的不均匀性 （2）组织结构的不均匀性）组织结构的不均匀性 （3）金属表面膜的不完整性）金属表面膜的不完整性 （4）金属表面物理状态的不均匀性）金属表面物理状态的不均匀性 26272.2 按腐蚀形态按腐蚀形态： 钢 材 1. 1. 全面腐蚀全面腐蚀： 腐蚀作用发生在整个金属表面上，腐蚀作用发生在整个金属表面上，它可能是均匀的，也可能是不均匀的。它可能是均匀的，也可能是不均

10、匀的。 282.2.局部腐蚀局部腐蚀: : 腐蚀集中在金属的局部区域，而其腐蚀集中在金属的局部区域，而其它部分几乎没有腐蚀或腐蚀很轻微。它部分几乎没有腐蚀或腐蚀很轻微。 8 8种腐蚀形态即种腐蚀形态即: :电偶腐蚀、孔蚀（点蚀）、电偶腐蚀、孔蚀（点蚀）、缝隙腐蚀、沿晶腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀开缝隙腐蚀、沿晶腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀。磨损腐蚀。29全面腐蚀全面腐蚀应力腐蚀应力腐蚀点腐蚀点腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀选择性腐选择性腐蚀蚀磨蚀等其磨蚀等其他他l电偶腐蚀电偶腐蚀l点腐蚀点腐蚀l缝隙腐蚀缝隙腐蚀l晶间腐蚀晶间腐蚀l选择性腐蚀选择性腐蚀l磨

11、损腐蚀磨损腐蚀l应力腐蚀应力腐蚀l腐蚀疲劳腐蚀疲劳302.3 常见的局部腐蚀形态常见的局部腐蚀形态 1. 电偶腐蚀：电偶腐蚀：异种金属彼此接触或通过其它导体异种金属彼此接触或通过其它导体连通，处于同一介质中，会造成接触部分的局部连通，处于同一介质中，会造成接触部分的局部腐蚀。其中电位较低的金属，溶解速度增大，电腐蚀。其中电位较低的金属，溶解速度增大，电位较高的金属，溶解速度反而减小，这种腐蚀称位较高的金属，溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、双金属腐蚀。为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、双金属腐蚀。 31 2. 孔蚀（点蚀孔蚀（点蚀、坑蚀、坑蚀）：是一种集中发生在某些点是一种集中发生

12、在某些点处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。孔蚀是一种孔蚀是一种隐蔽性极强、破坏性极大的腐蚀形式隐蔽性极强、破坏性极大的腐蚀形式，由于难于预，由于难于预估及检测，往往造成金属腐蚀穿孔，引起容器、管估及检测，往往造成金属腐蚀穿孔，引起容器、管道等设施的破坏，而且诱发其它的局部腐蚀形式，道等设施的破坏，而且诱发其它的局部腐蚀形式，导致突发的灾难性事故。导致突发的灾难性事故。 32点蚀的机理点蚀的机理33 3. 缝隙腐蚀缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属与金属金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内或金属与非金属之间形成特别小的缝

13、隙，使缝隙内的介质处于滞流状态，引起缝内金属的加速腐蚀。的介质处于滞流状态，引起缝内金属的加速腐蚀。34 4. 沿晶腐蚀沿晶腐蚀：腐蚀沿着金属或合金的腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界晶粒边界或其或其它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微，这种腐它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微，这种腐蚀便称为沿晶腐蚀，又叫作晶间腐蚀。蚀便称为沿晶腐蚀，又叫作晶间腐蚀。 35 5. 选择性腐蚀选择性腐蚀：合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不是合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某种成分的选某种成分的选择性溶解择性溶解，使合金的机械强度下降，这种腐蚀形态，使合金的机械

14、强度下降，这种腐蚀形态称之为称之为成分选择腐蚀，或称为选择性腐蚀成分选择腐蚀，或称为选择性腐蚀。 灰口铸铁石墨化和黄铜脱锌灰口铸铁石墨化和黄铜脱锌。 36 6. 应力腐蚀开裂（应力腐蚀开裂（SCC, SCC, 简称应力腐蚀简称应力腐蚀）：它是在它是在拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的金属材拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的金属材料的破断现象。料的破断现象。 37 7. 腐蚀疲劳腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质和交变应力共同作用金属在腐蚀介质和交变应力共同作用下引起的破坏为腐蚀疲劳。下引起的破坏为腐蚀疲劳。38 8. 磨损腐蚀磨损腐蚀：指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发指在磨损和腐蚀的综合作用下材

15、料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式：生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式：摩振腐蚀、摩振腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀湍流腐蚀和空泡腐蚀 39油管接箍发生汽蚀的蜂窝状形貌油管接箍发生汽蚀的蜂窝状形貌40干腐蚀干腐蚀湿腐蚀湿腐蚀大气腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀海水腐蚀海水腐蚀微生物腐蚀微生物腐蚀酸、碱、盐介质中的腐蚀酸、碱、盐介质中的腐蚀工业水中的腐蚀工业水中的腐蚀自然环境下的腐蚀自然环境下的腐蚀工业环境中的腐蚀工业环境中的腐蚀418%2%6%8%11%1.2%19%23%22% 各种腐蚀所占比例各种腐蚀所占比例42材料类型材料类型高分子材料高分子材料玻璃与陶瓷玻璃与陶瓷混凝土混凝土腐蚀类型或表现腐蚀类

16、型或表现化学氧化化学氧化水解水解应力腐蚀应力腐蚀生物腐蚀生物腐蚀辐照分解辐照分解热、光氧化分解热、光氧化分解溶胀溶解溶胀溶解水解水解酸、碱侵蚀酸、碱侵蚀风化风化选择性腐蚀选择性腐蚀应力腐蚀应力腐蚀溶解浸蚀溶解浸蚀分解型腐蚀分解型腐蚀膨胀型腐蚀膨胀型腐蚀非金属材料的腐蚀类型非金属材料的腐蚀类型43腐蚀前腐蚀前100100121121140140150150175175橡胶在不同温度条件下腐蚀橡胶在不同温度条件下腐蚀44均匀腐蚀（材料全部表面发生同样程度的腐均匀腐蚀（材料全部表面发生同样程度的腐蚀）蚀）物质流失明显过程物质流失明显过程l重量指标重量指标l深度指标深度指标l电流指标电流指标45 定义

17、：把金属腐蚀后重量变化换算成金属表定义：把金属腐蚀后重量变化换算成金属表 面积与单位时间内的重量变化来表示面积与单位时间内的重量变化来表示 包括：失重法包括：失重法 增重法增重法 单位：单位：g/(mg/(m2 2.h) g/(m.h) g/(m2 2.d) (gmd) .d) (gmd) 46tSWWv10V V- -：失重时的腐蚀速度：失重时的腐蚀速度 (g/m(g/m2 2.h).h)W W0 0：试样的初始重量：试样的初始重量 (g)(g)W W1 1：清除腐蚀产物后试样的重量：清除腐蚀产物后试样的重量 (g)(g)S S：试样的表面积：试样的表面积 (m(m2 2) )t t：腐蚀时

18、间：腐蚀时间(h)(h)47V V+ +：增重时的腐蚀速度：增重时的腐蚀速度 (g/m(g/m2 2.h).h)W W0 0：试样的初始重量：试样的初始重量 (g)(g)W W2 2：试样腐蚀后的重量：试样腐蚀后的重量 (g)(g)S S：试样的表面积：试样的表面积 (m(m2 2) )t t：腐蚀时间：腐蚀时间(h)(h)tSWWv0248定义：将试样的厚度因腐蚀而减小的量用腐蚀深度定义：将试样的厚度因腐蚀而减小的量用腐蚀深度 表示表示单位：单位：mm/a ipy重量指标与深度指标的换算关系重量指标与深度指标的换算关系ammVVVL/76.810100365242V-: g/(m2.h)49

19、l以金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度（以金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度（A/cmA/cm2 2）大小来衡量）大小来衡量金属腐蚀速度的程度金属腐蚀速度的程度l法拉第定律法拉第定律 W W：析出或溶解的物质的量，：析出或溶解的物质的量，g g M M：原子量：原子量 I I：电流强度，：电流强度，A tA t：通电时间，：通电时间，s s F F：法拉第常数（：法拉第常数（1F1F 96500C/mol=26.8A.h96500C/mol=26.8A.h）l单位：单位：A/cmA/cm2 2 A/mA/m2 2 FnMItW 50 塑料、橡胶、混凝土塑料、橡胶、混凝土 强度损失率强度损失率 强度

20、保有率强度保有率 强度：抗拉、抗压、抗弯强度强度：抗拉、抗压、抗弯强度%10000PPP%1000PP51 均匀腐蚀指标不足于描述腐蚀过程均匀腐蚀指标不足于描述腐蚀过程 增加一个反映不均匀程度的指标增加一个反映不均匀程度的指标点蚀点蚀52点蚀系数点蚀系数p实际测到的最深点深度实际测到的最深点深度d平均腐蚀深度平均腐蚀深度dp53负负极：电势极：电势低低的电极。的电极。(3) (3) 导体导体 能导电的物质称为导能导电的物质称为导( (电电) )体。体。分类分类第一类导体第一类导体( (电子导体电子导体) )第二类导体第二类导体( (离子导体离子导体) )正正极：电势极：电势高高的电极。的电极。

21、(1) (1) 阴、阳极阴、阳极阴极阴极：发生：发生还原还原反应的电极反应的电极阳极阳极：发生：发生氧化氧化反应的电极反应的电极54 第一类导体第一类导体( (电子导体电子导体) )：如金属、石墨及：如金属、石墨及某些金属的化合物等某些金属的化合物等, ,它是靠它是靠自由电子的定向运自由电子的定向运动而导电动而导电，在导电过程中自身不发化学变化。，在导电过程中自身不发化学变化。当当温度升高温度升高时由于导体物质内部质点的热运动时由于导体物质内部质点的热运动增加，因而电阻增大，增加，因而电阻增大，导电能力降低。导电能力降低。 第二类导体第二类导体( (离子导体离子导体) )：如电解质溶液或：如电

22、解质溶液或熔融的电解质等。它依靠熔融的电解质等。它依靠离子的定向离子的定向( (即离子的即离子的定向迁移定向迁移) )而导电而导电。当。当温度升高温度升高时，由于溶液的时，由于溶液的粘度降低，离子运动速度加快，在水溶液中离粘度降低，离子运动速度加快，在水溶液中离子水化作用减弱等原因，子水化作用减弱等原因，导电能力增强。导电能力增强。 55电极反应电极反应：在电极上进行电子得：在电极上进行电子得( (失失) )的氧的氧 化还原反应化还原反应阴极阴极反应：在阴极上发生反应：在阴极上发生得电子的还原得电子的还原 反应反应阳极阳极反应：在阳极上发生反应：在阳极上发生失电子的氧化失电子的氧化 反应反应电

23、池反应电池反应：电池的总反应：电池的总反应两个电极反应两个电极反应 的总结果的总结果( (之和之和) )56(5) (5) 电解池电解池 将将化学能转化学能转变为电能变为电能的装置的装置称为原电池。称为原电池。(6) (6) 原电池原电池 将将电能转变电能转变为化学能为化学能的装置的装置称为电解池。称为电解池。57造成重大经济损失造成重大经济损失造成环境污染造成环境污染造成灾难性事故造成灾难性事故5819881988年英国阿尔法平台年英国阿尔法平台 因腐蚀破坏发生爆炸，造成因腐蚀破坏发生爆炸，造成166166人死亡。人死亡。 导致北海油田年减产导致北海油田年减产12%12%。19711971年

24、年5 5月月 19861986年年2 2月月 四川天然气管网因腐蚀导致爆炸燃烧事故四川天然气管网因腐蚀导致爆炸燃烧事故8383次。次。 其中第一次事故就造成其中第一次事故就造成2424人伤亡人伤亡中国进口的石油管材中国进口的石油管材 每年花费约每年花费约7 7亿美元，亿美元， 大部分因腐蚀而报废。大部分因腐蚀而报废。59井深5700-6500m地层温度134地层压力57MpaH2S含量含量17.05%H2S分压9.75MpaCO2含量含量9.07%CO2分压5.49Mpa氯根含量100,000.ppmPH值5.060毛坝毛坝4 4井，钻杆井，钻杆2 2小时脆断小时脆断开县罗家开县罗家2 2井，

25、钻具脆断，影响抢险井，钻具脆断，影响抢险四川渡四川渡1 1井一套井一套G105G105新钻杆断裂成新钻杆断裂成1919节节; ;川东天川东天5 5井井漏处理不及时发生井喷，井井漏处理不及时发生井喷，1010小时后钻杆断裂；小时后钻杆断裂；川西北中川西北中7 7井，井，G105G105钻杆在井下停留钻杆在井下停留2525小时，钻杆脆断小时，钻杆脆断1414节。节。典型案例典型案例-钻杆腐蚀钻杆腐蚀61塔河油田：井下腐蚀中油管本体、丝扣腐蚀最为严重，因腐蚀报废油管67075米。典型案例典型案例- 油套管腐蚀油套管腐蚀开县罗家开县罗家2井井漏，井下井井漏，井下2190米至米至2600米米之间的套管受

26、到硫化氢侵蚀开裂之间的套管受到硫化氢侵蚀开裂。62(a)(b)LG13LG13井管柱泄漏，产出气井管柱泄漏，产出气中含有硫化氢和二氧化碳，中含有硫化氢和二氧化碳，硫化氢分压在硫化氢分压在SCCSCC区。按照区。按照NACENACE标准标准MR-0175MR-0175对井中油对井中油套管材料进行的硫化物应力套管材料进行的硫化物应力腐蚀开裂的试验结果表明，腐蚀开裂的试验结果表明，材料发生硫化物应力腐蚀开材料发生硫化物应力腐蚀开裂是主要原因。裂是主要原因。LG13LG13井现场照片井现场照片典型案例典型案例- 油套管腐蚀油套管腐蚀63典型案例典型案例-井口装置腐蚀井口装置腐蚀安全阀出口泄漏情况安全阀

27、出口泄漏情况四周布满大小不一的腐蚀坑，四周布满大小不一的腐蚀坑，最大冲蚀深度超过最大冲蚀深度超过4mm64典型案例典型案例-集输系统腐蚀集输系统腐蚀表现为点蚀和溃疡状腐蚀 最大蚀坑直径达7mm 65石油工业腐蚀有两个显著特点石油工业腐蚀有两个显著特点 - - 气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质 -高温和高温和/ /或高压环境或高压环境 H H2 2S S、COCO2 2、O O2 2、ClCl- -和水分是主要的腐蚀物质和水分是主要的腐蚀物质 H H2 2S S、COCO2 2、O O2 2是腐蚀剂是腐蚀剂 水是载体水是载体 ClCl- -是催化剂是催化剂66

28、67就就H2S、CO2和和O2腐蚀而言，其腐蚀速率大致比例为：腐蚀而言，其腐蚀速率大致比例为：CRCRCROCOH S2228040068lO2腐蚀特征腐蚀特征-失重失重(链链接）接）腐蚀速率高碳钢均匀腐蚀+局部腐蚀不锈钢强烈的局部腐蚀污水系统、火烧油藏火烧油藏氧腐蚀火烧油藏氧腐蚀69lCO2腐蚀特征腐蚀特征-腐蚀失重腐蚀失重-孔蚀孔蚀-30-40mm/yl60-80最严重最严重碳钢、低合金钢易腐蚀碳钢、低合金钢易腐蚀耐蚀合金就可以控制耐蚀合金就可以控制l13Cr、超级、超级13Cr、22CrlCl-本身不具有腐蚀性本身不具有腐蚀性破坏耐蚀合金钝化膜，导致破坏耐蚀合金钝化膜，导致应力腐蚀应力腐

29、蚀70l阳极反应：阳极反应：l阴极反应：阴极反应：2eFeCOCOFe2eHFeCOHCOFeFeCOCOFe2eFeFe32333323222233233222HCO2eHCOH2e2HHHCOCOHOHCO0501001502002500246810 Corrosion Rate (mmpy)Corrosion Time (h)腐 蚀 产物 膜 表面腐 蚀 产物 膜 截面形成腐蚀形成腐蚀产物膜以产物膜以后，腐蚀后，腐蚀速率有时速率有时会下降会下降12个数量级个数量级71406575901154060801001200.00000.00030.00060.00090.0012 Weight

30、Loss (g/mm2)Temperature () 1Mpa static 6d 1Mpa static 10d（a）（b）腐蚀产物的腐蚀产物的致密程度导致密程度导致腐蚀形态致腐蚀形态与速率的变与速率的变化化静态腐蚀速率静态腐蚀速率动态腐蚀速率动态腐蚀速率720m/s 0.5m/s 1m/s 204060801000.00.20.40.60.81.0 Scale factorTemperature ()1m/s0.5m/sStatic腐蚀速率预测软件腐蚀速率预测软件73l材质微量成分导致的腐蚀差异问题(a) Field-N80(b) BG-N80materialCSiMnPSCrMoNiFe

31、Field-N800.230.221.010.008 0.001 0.035balanceBG-N800.240.221.190.013 0.004 0.036 0.021 0.028balance74l局部腐蚀随机性及腐蚀速率控制问题75冲蚀问题76l油水界面腐蚀加速问题77l Ikeda等人将碳钢和含等人将碳钢和含Cr钢的钢的CO2腐蚀机制以图腐蚀机制以图2表示，从图表示，从图上可以看出，含上可以看出，含Cr导致材料具有完全不同的腐蚀机理。导致材料具有完全不同的腐蚀机理。图2 碳钢和含Cr钢的CO2腐蚀模型78l 对于对于13Cr钢表面腐蚀产物膜的成分，目前争议很大。钢表面腐蚀产物膜的成分

32、，目前争议很大。Hashimoto等认为膜中等认为膜中Cr主要以主要以CrOH形式存在，而形式存在，而Obefjord则则认为认为Cr2O3是钝化膜的主要成分。根据我们的研究结果，不同温是钝化膜的主要成分。根据我们的研究结果，不同温度下，材料表面的膜层结构如图度下，材料表面的膜层结构如图3所示。所示。图图3 3 不同温度试样表面腐蚀产物膜结构示意图不同温度试样表面腐蚀产物膜结构示意图(a)50(a)50 (b)100 (b)100 (c)150 (d)200 (c)150 (d)2007980图14 辽河油田某井因二氧化碳所致的油管腐蚀（失重率：63% ；平均腐蚀速度=4.84 mm/年）81

33、lH2S腐蚀特征腐蚀特征1-断裂断裂常温下渗氢断裂常温下渗氢断裂l氢致开裂HIC、硫化物应力开裂SSCl碳钢、低合金钢、马氏体不锈钢高温阳极溶解断裂高温阳极溶解断裂l应力腐蚀开裂SCCl奥氏体不锈钢、Ni基合金X65氢致开裂HIC硫化物应力开裂SSC2205应力腐蚀开裂SCC82lHICHFe2+SSC硫化物应力开裂氢原子在裂纹氢原子在裂纹尖端富集尖端富集832560240220200180160140120048121620 G3钢耐H2S 分压温度（C）腐蚀区耐蚀区？温度的影响温度的影响84lH2S腐蚀特征腐蚀特征2-局部腐蚀局部腐蚀中低温情况下，碳钢容易出现强烈局部腐蚀均匀腐蚀随着温度升

34、高而增大0.1MPaH2S浓度？85l元素元素S -强氧化剂强氧化剂（链接）（链接）-加速腐蚀加速腐蚀-导致严重的局部腐导致严重的局部腐蚀、蚀、SCC有有H2O以及以及Cl-存在时：存在时：222112212) 1(2) 1() 1(2) 1(SFeSxSSFeySSHFeSxHSSFexyyyS0H2SH+SO42-H+4222344SOHSHOHS 120以上温度作用明显？以上温度作用明显？ 固态、液态腐蚀速率存在争议固态、液态腐蚀速率存在争议 溶液中溶液中S含量对腐蚀的影响存在争议含量对腐蚀的影响存在争议存在问题存在问题8687腐蚀模式 500CO2 模式SHCOpp22/3MPa H2

35、S+2MPa CO2+130CFe7S8川渝地区高含H2S/CO2环境下，H2S是腐蚀主导因素，CO2、Cl-、S是促进因素H2S/CO2共存环境下腐蚀模式发生变化共存环境下腐蚀模式发生变化88Corrosion2003-No.3391.1.硫化氢的特性硫化氢的特性 硫化氢的分子量为硫化氢的分子量为34.0834.08，密度为，密度为1.5391.539mg/mmg/m3 3。而且是一种无色、有臭鸡蛋味的、易燃、易爆、有而且是一种无色、有臭鸡蛋味的、易燃、易爆、有毒和腐蚀性的酸性气体。毒和腐蚀性的酸性气体。 H2S在水中的溶解度很大，水溶液具有弱酸性，在水中的溶解度很大，水溶液具有弱酸性，如在

36、如在1大气压下，大气压下，30水溶液中水溶液中H2S饱和浓度大约是饱和浓度大约是300mg/L，溶液的溶液的pH值约是值约是4。 H2S不仅对人体的健康和生命安全有很大的危不仅对人体的健康和生命安全有很大的危害性，而且它对钢材也具有强烈的腐蚀性，对石油、害性，而且它对钢材也具有强烈的腐蚀性，对石油、石化工业装备的安全运转存在很大的潜在危险。石化工业装备的安全运转存在很大的潜在危险。2. 石油工业中的来源石油工业中的来源 油气中硫化氢的来源除了来自地层以外，油气中硫化氢的来源除了来自地层以外，滋长的滋长的硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌转化地层中和化学添加转化地层中和化学添加剂中的硫酸盐时，也会释放出硫

37、化氢。剂中的硫酸盐时，也会释放出硫化氢。3. 石化工业中的来源石化工业中的来源 石油加工过程中的硫化氢主要来源于石油加工过程中的硫化氢主要来源于含含硫原油中的有机硫化物硫原油中的有机硫化物如硫醇和硫醚等，这如硫醇和硫醚等，这些有机硫化物在原油加工过程进行中受热会些有机硫化物在原油加工过程进行中受热会转化分解出相应的硫化氢。转化分解出相应的硫化氢。 干燥的干燥的H2S对金属材料无腐蚀破坏作用，对金属材料无腐蚀破坏作用，H2S只有溶解在水中才具有腐蚀性。只有溶解在水中才具有腐蚀性。 91H2S浓度浓度/g.g-1接触时间接触时间毒性反应毒性反应0.035嗅觉阈，开始闻到臭味嗅觉阈，开始闻到臭味0.

38、4臭味明显臭味明显47感觉中等强度的难闻的臭味感觉中等强度的难闻的臭味3040臭味强烈，但能忍受，是引起症状的阈浓度臭味强烈，但能忍受，是引起症状的阈浓度7015012h呼吸道及眼刺激症状呼吸道及眼刺激症状.吸入吸入215min后嗅觉疲劳后嗅觉疲劳,不再闻到臭味不再闻到臭味3001h68min出现眼急性刺激性出现眼急性刺激性,长期接触引起水肿长期接触引起水肿7601560min发生肺水肿，支气管及肺炎，接触时间长引起发生肺水肿，支气管及肺炎，接触时间长引起头疼，头昏，步态不稳，恶心，呕吐，排尿头疼，头昏，步态不稳，恶心，呕吐，排尿困难困难1000数秒钟数秒钟出现急性中毒，呼吸加快，麻痹而死亡出

39、现急性中毒，呼吸加快，麻痹而死亡1400立即立即昏迷，呼吸麻痹而死亡昏迷，呼吸麻痹而死亡表表2-4 H2S浓度对应的危害性浓度对应的危害性(1)(1)国际上湿硫化氢环境的定义国际上湿硫化氢环境的定义 美国腐蚀工程师协会（美国腐蚀工程师协会（NACE）的的MR0175-97“油田设油田设备抗硫化物应力开裂金属材料备抗硫化物应力开裂金属材料”标准标准: 酸性气体系统：气体总压酸性气体系统：气体总压0.4MPa，并且并且H2S分压分压 0.0003MPa； 酸性多相系统：当处理的原油中有两相或三相介质（油、酸性多相系统：当处理的原油中有两相或三相介质（油、水、气）时，条件可放宽为：气相总压水、气）时

40、，条件可放宽为：气相总压1.8MPa且且H2S分压分压0.0003MPa；当气相压力当气相压力1.8MPa且且H2S分压分压0.07MPa；或或气相气相H2S含量超过含量超过15%。(2)(2)国内湿硫化氢环境的定义国内湿硫化氢环境的定义 “在同时存在水和硫化氢的环境中，当硫化氢在同时存在水和硫化氢的环境中，当硫化氢分压大于或等于分压大于或等于0.00035 0.00035 MPaMPa时，或在同时存在水时，或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中，当液相的硫化氢含量大和硫化氢的液化石油气中，当液相的硫化氢含量大于或等于于或等于10101010-6-6时，则称为湿硫化氢环境时，则称为湿硫化氢环境”

41、。 (3) 硫化氢的电离硫化氢的电离 在湿硫化氢环境中，硫化氢会发生电离，使在湿硫化氢环境中，硫化氢会发生电离，使水具有酸性，硫化氢在水中的离解反应式为：水具有酸性，硫化氢在水中的离解反应式为：H2S H+ HS （1） HS H+ S2 （2） 阳极阳极： Fe - 2e Fe2+ 阴极阴极： 2H+ + 2e Had + Had 2H H2 H 钢中扩散钢中扩散 其中：其中：Had - 钢表面吸附的氢原子钢表面吸附的氢原子 H - 钢中的扩散氢钢中的扩散氢 阳极反应产物阳极反应产物： Fe2 S2 FeS 注：注：钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就是产物

42、就是硫化亚铁硫化亚铁，该，该产物通常是一种有缺陷的产物通常是一种有缺陷的结构结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且电位较正，因而作为阴极与钢铁基体构成化，且电位较正，因而作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，对钢基体继续进行腐蚀。一个活性的微电池，对钢基体继续进行腐蚀。 阳极阳极： Fe - 2e Fe2+ 阴极阴极： 2H+ + 2e Had + Had 2H H2 H 钢中扩散钢中扩散 其中：其中：Had - 钢表面吸附的氢原子钢表面吸附的氢原子 H - 钢中的扩散氢钢中的扩散氢 阳极反应产物阳极反应产物： Fe2 S2 FeS 反应产物氢

43、一般认为有两种去向，反应产物氢一般认为有两种去向，一一是氢原子之间有较大的亲和力，易相是氢原子之间有较大的亲和力，易相互结合形成氢分子排出；互结合形成氢分子排出；另一另一个去向就个去向就是由于原子半径极小的氢原子获得足够是由于原子半径极小的氢原子获得足够的能量后变成扩散氢的能量后变成扩散氢 HH而渗入钢的内而渗入钢的内部并溶入晶格中，溶于晶格中的氢有很部并溶入晶格中，溶于晶格中的氢有很强的游离性，在一定条件下将导致材料强的游离性，在一定条件下将导致材料的的脆化（氢脆）和氢损伤脆化（氢脆）和氢损伤。99 1. 氢压理论氢压理论：与与形成氢致鼓泡原因形成氢致鼓泡原因一样，一样，在在夹杂物、晶界等处

44、形成的氢气团可产生一个很夹杂物、晶界等处形成的氢气团可产生一个很大的内应力大的内应力，在强度较高的材料内部产生微裂，在强度较高的材料内部产生微裂纹，并由于氢原子在应力梯度的驱使下，向微纹，并由于氢原子在应力梯度的驱使下，向微裂纹尖端的三向拉应力区集中，使晶体点阵中裂纹尖端的三向拉应力区集中，使晶体点阵中的位错被氢原子的位错被氢原子“钉扎钉扎”、钢的塑性降低，当、钢的塑性降低，当内压所致的拉应力和裂纹尖端的氢浓度达到某内压所致的拉应力和裂纹尖端的氢浓度达到某一临界值时，微裂纹扩展，扩展后的裂纹尖端一临界值时，微裂纹扩展，扩展后的裂纹尖端某处氢再次聚集、裂纹再扩展，这样最终导致某处氢再次聚集、裂纹

45、再扩展，这样最终导致破断。破断。2. 湿湿H2S环境中的开裂类型：环境中的开裂类型：酸性环境中氢损伤的几种典型形态酸性环境中氢损伤的几种典型形态 氢鼓泡氢鼓泡(HB)、氢致开裂氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀硫化物应力腐蚀开裂开裂(SSCC)、应力导向氢致开裂应力导向氢致开裂(SOHIC)。 腐蚀过程中析出的腐蚀过程中析出的氢原子向钢中扩散，在氢原子向钢中扩散，在钢材的非金属夹杂物、钢材的非金属夹杂物、分层和其他不连续处易分层和其他不连续处易聚集形成分子氢，由于聚集形成分子氢，由于氢分子较大难以从钢的氢分子较大难以从钢的组织内部逸出，从而形组织内部逸出，从而形成巨大内压导致其周围成巨大内压导

46、致其周围组织屈服，组织屈服，形成表面层形成表面层下的平面孔穴结构下的平面孔穴结构称为称为氢鼓泡氢鼓泡，其，其分布平行于分布平行于钢板表面钢板表面。它的发生无。它的发生无需外加应力，与材料中需外加应力，与材料中的夹杂物等缺陷密切相的夹杂物等缺陷密切相关。关。 在氢气压力的作用下，不同层面上的在氢气压力的作用下，不同层面上的相邻氢鼓泡裂纹相互连接，形成阶梯状特相邻氢鼓泡裂纹相互连接，形成阶梯状特征的内部裂纹称为征的内部裂纹称为氢致开裂氢致开裂，裂纹有时也，裂纹有时也可扩展到金属表面。可扩展到金属表面。HIC的发生也无需外的发生也无需外加应力，一般与钢中高密度的大平面夹杂加应力，一般与钢中高密度的大

47、平面夹杂物或合金元素在钢中偏析产生的不规则微物或合金元素在钢中偏析产生的不规则微观组织有关。观组织有关。酸性环境下的酸性环境下的氢致开裂机理氢致开裂机理 湿湿H2S环境中腐蚀产生的氢原子渗入钢环境中腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部固溶于晶格中，使钢的脆性增加，在的内部固溶于晶格中，使钢的脆性增加，在外加拉应力或残余应力作用下形成的开裂外加拉应力或残余应力作用下形成的开裂，叫做叫做硫化物应力腐蚀开裂硫化物应力腐蚀开裂。工程上有时也把。工程上有时也把受拉应力的钢及合金在湿受拉应力的钢及合金在湿H2S及其它硫化物及其它硫化物腐蚀环境中产生的腐蚀环境中产生的脆性开裂脆性开裂统称为硫化物应统称为硫化物应力腐

48、蚀开裂。力腐蚀开裂。SSCC通常发生在中高强度钢通常发生在中高强度钢中或焊缝及其热影响区等硬度较高的区域中或焊缝及其热影响区等硬度较高的区域。 硫化物应力腐蚀开裂机理硫化物应力腐蚀开裂机理 在含在含H H2 2S S酸性油气系统中，酸性油气系统中，SSCSSC主要出现于高主要出现于高强度钢、高内应力构件及硬焊缝上强度钢、高内应力构件及硬焊缝上。SSCSSC是由是由H H2 2S S腐蚀阴极反应所析出的氢原子，在腐蚀阴极反应所析出的氢原子，在H H2 2S S的催的催化下进入钢中后，在拉伸应力作用下，通过化下进入钢中后，在拉伸应力作用下，通过扩散，在冶金缺陷提供的三向拉伸应力区富扩散，在冶金缺陷

49、提供的三向拉伸应力区富集，而导致的开裂，集，而导致的开裂，开裂垂直于拉伸应力方开裂垂直于拉伸应力方向向。107SSCSSC的的本质属氢脆本质属氢脆。SSCSSC属低应力破裂，属低应力破裂，发生发生SSCCSSCC的应的应力值通常远低于钢材的抗拉强度力值通常远低于钢材的抗拉强度。SSCCSSCC具有脆性机制具有脆性机制特征的断口形貌。穿晶和沿晶破坏均可观察到，一般特征的断口形貌。穿晶和沿晶破坏均可观察到，一般高强度钢多为沿晶破裂高强度钢多为沿晶破裂。SSCCSSCC破坏多为突发性破坏多为突发性，裂纹，裂纹产生和扩展迅速。对产生和扩展迅速。对SSCSSC敏感的材料在含敏感的材料在含H H2 2S

50、S酸性油气酸性油气中，经短暂暴露后，就会出现破裂，以数小时到三个中，经短暂暴露后，就会出现破裂，以数小时到三个月情况为多。月情况为多。 硫化氢应力腐蚀和氢致开裂是一种硫化氢应力腐蚀和氢致开裂是一种低低应力破应力破坏，甚至在很低的拉应力下都可能发生开裂。坏，甚至在很低的拉应力下都可能发生开裂。一般一般说来，随着钢材强度说来，随着钢材强度( (硬度硬度) )的提高，硫化氢应力腐的提高，硫化氢应力腐蚀开裂蚀开裂越容易发生越容易发生，甚至在百分之几屈服强度时也，甚至在百分之几屈服强度时也会发生开裂。会发生开裂。 硫化物应力腐蚀和氢致开裂均属于硫化物应力腐蚀和氢致开裂均属于延迟破坏延迟破坏，开裂可能在钢

51、材接触开裂可能在钢材接触H2S后很短时间内后很短时间内(几小时、几几小时、几天天)发生，也可能在数周、数月或几年后发生，但发生，也可能在数周、数月或几年后发生，但无论破坏发生迟早，无论破坏发生迟早，往往事先无明显预兆往往事先无明显预兆。 在应力引导下，在应力引导下，夹杂物或缺陷处因氢聚集而形夹杂物或缺陷处因氢聚集而形成的小裂纹叠加，沿着垂直于应力的方向成的小裂纹叠加，沿着垂直于应力的方向(即钢板即钢板的壁厚方向的壁厚方向)发展导致的开裂称为应力导向氢致开发展导致的开裂称为应力导向氢致开裂。裂。其其典型特征是裂纹沿典型特征是裂纹沿“之之”字形扩展字形扩展。 SOHIC也常发生在焊缝热影响区及其它

52、高应也常发生在焊缝热影响区及其它高应力集中区，与通常所说的力集中区，与通常所说的SSCC不同的是不同的是SOHIC对对钢中的夹杂物比较敏感钢中的夹杂物比较敏感。应力集中常为裂纹状缺陷。应力集中常为裂纹状缺陷或应力腐蚀裂纹所引起，据报道，在多个开裂案例或应力腐蚀裂纹所引起，据报道，在多个开裂案例中都曾观测到中都曾观测到SSCC和和SOHIC并存的情况。并存的情况。 应力导向氢致开裂示意图应力导向氢致开裂示意图 应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效形式。美国杜邦化学公司曾分析在形式。美国杜邦化学公司曾分析在4 4年中发生的金年中发生的金属管道和设备的属管道和

53、设备的685685例破坏事故，有近例破坏事故，有近6060是由于是由于腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀开腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀开裂占裂占13.713.7。根据各国大量的统计，在不锈钢的。根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达6060，居各类腐蚀破坏事故之冠居各类腐蚀破坏事故之冠。应力腐蚀开裂的。应力腐蚀开裂的频繁发生及其造成的巨大危害，引起了人们的关频繁发生及其造成的巨大危害，引起了人们的关注。注。 蜡油加氢精制装置某出口管弯头硫化氢应力腐蚀开裂蜡油加氢精制装置某出口管弯头硫化氢应力腐蚀开裂 使用

54、使用14年后弯头年后弯头的壁厚减薄的壁厚减薄内壁应力腐蚀开内壁应力腐蚀开裂裂纹形貌裂裂纹形貌115 1.1.静态挂片失重静态挂片失重 将所研究的对象静态挂片放置，用差减法测将所研究的对象静态挂片放置，用差减法测得物件的失重腐蚀速率。得物件的失重腐蚀速率。 2.2.显微镜观察显微镜观察 用光学显微镜或电子显微镜观察。透射电镜用光学显微镜或电子显微镜观察。透射电镜(TEM) 、扫描电镜扫描电镜(SEM)、原子力电子显微镜原子力电子显微镜(AFM)等。等。116 3.3.电化学研究电化学研究 A. 伏安法伏安法117B. 阻抗法阻抗法118 4. XRD、XPS等晶型、成分分析等晶型、成分分析 XR

55、DX衍射及晶型分析衍射及晶型分析XPS 电子能谱仪电子能谱仪成分分析成分分析 1.1.材料因素材料因素 在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐蚀类型中，蚀类型中，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响以硫化氢腐蚀时材料因素的影响作用最为显著作用最为显著，材料因素中影响钢材抗硫化，材料因素中影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要有材料的氢应力腐蚀性能的主要有材料的显微组织、显微组织、强度、硬度以及合金元素强度、硬度以及合金元素等等。等等。 显微组织显微组织 对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高: : 铁素体中球状碳化物组织铁素体中球状碳化物组织完全

56、淬火和回火组织完全淬火和回火组织正火和回火组织正火和回火组织正火后组织正火后组织淬火后未回火的马淬火后未回火的马氏体组织。氏体组织。 注：注：马氏体马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大随着含量的增多，敏感性增大。 硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和材料显微组织之间的关系硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和材料显微组织之间的关系 应力腐蚀开裂敏感性增加应力腐蚀开裂敏感性增加(2) 强度和硬度强度和硬度 随屈服强度的升高，临界应力和屈服强度的比随屈服强度的升高，临界应力

57、和屈服强度的比值下降，即应力腐蚀敏感性增加。值下降，即应力腐蚀敏感性增加。 材料硬度的提高，对硫化物应力腐蚀的敏感性材料硬度的提高，对硫化物应力腐蚀的敏感性提高。提高。材料的断裂大多出现在硬度大于材料的断裂大多出现在硬度大于HRC22（相相当于当于HB200）的情况下，因此，通常的情况下，因此，通常HRC22可作为可作为判断钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。判断钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。 油气开采及加工工业对不昂贵的、可焊性好的油气开采及加工工业对不昂贵的、可焊性好的钢材的需要，基本上决定了研究的工作方向就是优钢材的需要，基本上决定了研究的工作方向就是优先研制抗硫化物腐蚀开

58、裂的低合金高强度钢。先研制抗硫化物腐蚀开裂的低合金高强度钢。 合金元素及热处理合金元素及热处理 碳（碳（C）：增加钢中碳的含量，会提高钢在硫化物增加钢中碳的含量，会提高钢在硫化物中的应力腐蚀破裂的敏感性。中的应力腐蚀破裂的敏感性。有害元素：有害元素：Ni、Mn、S、P; 有利元素：有利元素：Cr、Ti 镍（镍（Ni）：提高低合金钢的镍含量，会降低它在含提高低合金钢的镍含量，会降低它在含硫化氢溶液中对应力腐蚀开裂的抵抗力硫化氢溶液中对应力腐蚀开裂的抵抗力。原因是镍原因是镍含量的增加，可能形成马氏体相。所以镍在钢中的含量的增加，可能形成马氏体相。所以镍在钢中的含量，即使其硬度含量，即使其硬度HRC

59、22时时, 也不应该超过也不应该超过1。含镍钢之所以有较大的应力腐蚀开裂倾向，是因为含镍钢之所以有较大的应力腐蚀开裂倾向，是因为镍对阴极过程的进行有较大的影响。在含镍钢中可镍对阴极过程的进行有较大的影响。在含镍钢中可以观察到最低的阴极过电位，其结果是钢对氢的吸以观察到最低的阴极过电位，其结果是钢对氢的吸留作用加强留作用加强,导致金属应力腐蚀开裂的倾向性提高。导致金属应力腐蚀开裂的倾向性提高。 铬铬(Cr)：在含硫化氢溶液中使用的钢，含铬在含硫化氢溶液中使用的钢，含铬0.513是完全可行的，因为它们是完全可行的，因为它们在热处理后可得到稳在热处理后可得到稳定的组织定的组织。含铬量高使钢容易钝化。

60、含铬量高使钢容易钝化。 钼钼(Mo)：钼含量钼含量3时，对钢在硫化氢介质中的承时，对钢在硫化氢介质中的承载能力的影响不大。载能力的影响不大。 钛钛(Ti)：钛对低合金钢应力腐蚀开裂敏感性的影响钛对低合金钢应力腐蚀开裂敏感性的影响也类似于钼。试验证明，在硫化氢介质中，含碳量也类似于钼。试验证明，在硫化氢介质中，含碳量低的钢低的钢(0.04)加入钛加入钛(0.09Ti)，对其稳定性有一对其稳定性有一定的改善作用。定的改善作用。 锰锰(Mn)：锰元素是一种易偏析的元素。锰元素是一种易偏析的元素。当偏析区当偏析区Mn、C含量一旦达到一定比例时，在钢材生产和含量一旦达到一定比例时，在钢材生产和设备焊接过程中，产生出马氏体贝氏体高强度、设备焊接过程中，产生出马氏体贝氏体高强度