Структура углеродистой и низколегированной стали оказы­вает более существенное влияние на склонность к СКРН, чем химический состав. Низколегированные стали в этом отношении обычно не отличаются от углеродистых. Стали, содержащие бо­лее 1 % Ni, даже при твердости ниже 22 HRc подвергаются СКРН. Низкая стойкость никельсодержащих сталей связана с присутствием неотпущенного мартенсита в их структуре. Сталь с 9 % Ni проявила особенно высокую склонность к СКРН. Низколегированные никелевые стали могут иметь стойкость, аналогичную стойкости сталей, не содержащих никеля, если не содержат в микроструктуре мартенсита [73]. Добавки хрома, молибдена и прочих ферритообразующих элементов могут ней­трализовать отрицательное действие никеля. Однако химиче­ский состав должен быть точно сбалансирован, чтобы избежать образования мартенсита даже в зоне ликваций.

Как указывалось выше, СКРН стали происходит только под действием водных растворов сероводорода. Ни сухой сероводо­род, ни насыщенные растворы сероводорода в бензине и бензо­ле не вызывают растрескивания напряженных образцов даже при очень длительных выдержках [74]. В сероводородных сре­дах при температуре выше точки кипения водной фазы или ниже точки ее замерзания случаев растрескивания нефтяного оборудования не обнаружено [74]. При температурах выше точки росы СКРН мало вероятно. Считают, что осушка газа более 40 % значительно снижает вероятность растрескивания. Сероводородная хрупкость наблюдается только в сильнообводненных нефтях. В малообводненных нефтях (Н₂O< 5 %) даже при большой концентрации сероводорода (500—600 мг/л) рас­трескивания оборудования не наблюдают. Объясняется это тем, что нефть смачивает поверхность металла и предотвращает воз­действие на металл водной фазы [39].

Склонность сталей к растрескиванию под напряжением в большей степени проявляется в кислых средах. В нейтральных и щелочных средах стойкость сталей значительно возрастает. При pH > 9,5 растрескивания практически не происходит.

Влияние pH в диапазоне от 2 до 6 на результаты СКРН изучали в насыщенном сероводородом растворе ацетата натрия. Показано, что значение критического напряжения, при котором не происходит растрескивания, для образцов стали Р-110 уве­личивается с 245 до 945 МПа при увеличении pH от 2 до 5. При этом наибольшие изменения наблюдаются при pH около 4 [74].

Концентрация сероводорода оказывает существенное влияние на СКРН сталей. Безопасную критическую концентрацию сероводорода, при которой не происходит растрескивания, опре­делить довольно сложно.

Рис. 4.15. Влияние содержании H₂S на склонность сталей к сероводородному коррози­онному растрескиванию под напряжением [75]

Содержание H₂S в рассоле и нефтв — массовое, в газе — объемное

Высокопрочные стали могут подвергаться растрескиванию даже при очень низком содержании сероводорода [75]. Как видно из рис. 4.15, стали с пределом текучести 760—880 МПа подвергаются растрескиванию при массовом содержании серо­водорода в водной фазе и нефти 0,001 % (10 мг/л). При увели­чении содержания сероводорода в нефти более 0,1 % (100 мг/л) интенсивность растрескивания значительно возрастает.

При увеличении содержания сероводорода до 4700 мг/л в нефти, содержащей 0,64 % серы, не менее 0,3-% воды и 1 мг/л сероводорода, отмечается резкое увеличение скорости роста усталостных трещин трубной стали Х65, применяемой для из­готовления нефтегазопроводов [76]. Сталь Х65 имеет предел текучести 620 МПа и содержит, %; С 0,12; Мп 1,68; Si 0,29; Р 0,007; S 0,009; V 0,065; Nb 0,038.

Многочисленные лабораторные и промышленные испытания высокопрочных сталей нефтяного сортамента показывают, что они не подвергаются растрескиванию при парциальных давле­ниях <0,0001 МПа [75]. Возможно, что в менее кислых средах критическое значение парциального давления сероводорода бу­дет выше.

Следует иметь в виду, что каждой марке стали соответствует определенная критическая концентрация сероводорода, при ко­торой сталь не подвергается растрескиванию. Чем выше проч­ностные свойства стали, тем при прочих равных условиях мень­шие концентрации сероводорода необходимы для ее разруше­ния.