硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)化学成分影响

材料因素

①管材的化学成分：氢易在MnS与α-Fe(温度在912℃以下的纯铁)的交界面处析出，MnS夹杂是氢致裂纹产生的原因，因此钢中Mn、S的含量过高对抗硫化物应力腐蚀不利。但是，为了保证钢材有一定的强度和韧性，需要保证一定的Mn含量，那么只能降低S含量或加入某些合金元素，如Mo、Ti、V、B、Cu等元素能提高钢的抗SSCC性能。例如，在管线钢中加入质量分数为0.3%的Mo时，其抗硫化物应力腐蚀性能最佳。应限制P的含量，防止由于P的偏析引起开裂，相对增加Ti的含量可以提高抗硫化物应力腐蚀性能。Ni有利于提高钢材的韧性，但由于含Ni钢中析氢的过电位低，氢离子易被还原而促进游离氢的析出，导致钢的抗硫化物应力腐蚀性能变差，对于抗H2S腐蚀的管线钢，均要求Ni的质量分数不大于l%。总之，这些元素的综合作用影响着钢材的抗H2S腐蚀性能。

②管材热处理和显微组织：大量研究结果表明，管材的金相组织对抗H2S腐蚀性能影响较大，如MnS夹杂、未回火的片状马氏体和下贝氏体组织对应力腐蚀特别敏感，而经过高温回火后，由均匀分布的细小球状碳化物构成的回火马氏体和下贝氏体的抗应力腐蚀性能提高。高温回火是提高大多数低合金钢和碳素钢抗应力腐蚀性能的主要方法。珠光体的形态也影响钢材的抗应力腐蚀性能，管线钢中各组织形态抗应力腐蚀性能由大到小的顺序依次为：铁素体-珠光体、多边形铁素体、针状铁素体。研究表明：凡是使晶格热力学平衡而稳定的热处理，都能使SSCC敏感性降低。

③管材的强度和硬度：一般认为在化学成分相似的情况下，随管材强度的增加，SSCC敏感性增加。分析统计破坏事故和试验研究数据发现，不发生SSCC的最高硬度值为HRC20～27，硬度越高，发生SSCC的临界应力越小。

④材料表面状态：分析破坏事故发现，裂纹往往起源于表面缺陷部位。