硫化氢对设备的腐蚀与防腐蚀

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1、硫化氢对设备的腐蚀与防腐蚀高镇春(辽宁省石油化工设计院)一、硫化氢腐蚀简述、、煤化工、煤气、化肥j1在炼油石油化工兴砚件级趣毋,等生产设备中常常遇到介质含有硫化氢.02:S。无论是(H)及其他硫化物气相介质还是,、液相介质如含有硫化氢在不同浓度温度及{1,其他因素影响下都会对设备产生不同程度的腐蚀。Zbo37{夺27平62硫化氢对设备腐蚀通常分为低温腐蚀和高‘红温度(C)温腐蚀两类。,图1原油加工中碳钢腐蚀与温度关系所谓硫化氢低温腐蚀是泛指在温度低于。20℃条件下产生的腐蚀硫化氢低温腐蚀有:反应为:;三种形式(1)化学腐蚀(2)电化学腐Fe+H25、FeS+ZH,蚀

2、;(3)应力腐蚀开裂。前两种腐蚀主要产生成的腐蚀物FeS疏松地附着在设备壁上对,生在碳钢和低合金钢设备,而后一种腐蚀不但继续腐蚀起着阻止作用因此对设备有一定的。产生在碳射和低合金钢设备,而且还产生在奥保护作用但当系统中出现了液相水(在露点,,氏体不锈钢设备。以下)时水凝聚在金属表面上形成水膜Z,:,HS溶于水中产生了电化学腐蚀高温硫腐蚀分为无氢型和有氢型两种一,,0020二H十-般发生26、5℃之间大都是化学腐蚀很H+OH。半.十少有应力腐蚀开裂的情况无氢型硫腐蚀的速Fe+ZH研Fe+ZH,e十+2eZ-度随着温度升高而加快达到一定温度后则减F+H5‘FS十H,。e+

3、十,,慢如图1所示咖〕有氢型高温硫腐蚀速结果是F浓度降低了促进阳极过程,+,,刁一度比同温度下的无氢型高温硫腐蚀要快得同时产生了H促进阴极过程故可把H看。。多〔4〕成是电化学反应的促进剂尤其是气液相交0℃一,,。本文仅论述低温(以上)民硫化氢腐界处反应激烈腐蚀速度加大见图2〔6〕当蚀的机理及防腐蚀问题。介质中混有02时,则腐蚀速度将成几倍到十。,、几倍地加大在pH值较小(4~6)时腐蚀二一低温下硫化氢腐蚀机理;,Ze+卜严重而在pH值较大时HS和F作用生,,e,,低温下硫化氢干气腐蚀甚微硫化氢干气成FS保护层促进阳极化则腐蚀速度降,,。或在有水但尚高于露点时只产生化学

4、腐蚀其低一貂_曲线所在水质成份C。2。毫克/升,水质分析⋯pH值翅致趁恻脱硫前雀30扮牙书.亚皿;,以刀d变换后1640(b014120C8耐0jQ410埃1()o埃1微米水膜的厚度诊兴懈驾膝彭图2金属表面上水膜厚度与腐蚀速度关系,Z,有的研究表明在HS存在下钢的腐蚀,e。2速度取决于FS膜的厚度高浓度的H5允崔7。1许在低的pH值下操作〔〕口斗896科了夕白群口。硫化氢腐蚀速度是较慢的化肥厂的半时间(小时)3,Z图4A钢在半水煤气中腐独速度与水煤气和变换气气柜的腐蚀试验测得在HS含量为0.9,·1.2克/升的水中,在室温、30℃时间关系曲线Z,..04、05。在2

5、5曲线所在介质中HS含量下碳钢腐蚀速度为毫米/年H.、3含量为3克/米(即体积比02肠)在温度35℃脱硫前1.0、32.78克/米3以下时,碳钢腐蚀速度为0.1毫米/年,以下见.习3、45〔。Z变换后105、工02毫克/米图和8〕在含HS为zoooppm的水,2,溶液中有0共存时碳钢腐蚀速度为1~2毫米/年〔,5〕。、、./0、价兴砚研裁夔、凡、之仑柳廿兴并级趣入,刚06刚02、题\4896/44,96脚0时间(小时)..。9Z资图5在、12克/升HS水溶液中腐蚀速度和时间关系曲线,、时间(小时)从图可以看出随着时间的增长FeS膜;图3Ai钢

6、在气柜水槽中腐蚀速度与的生成,硫化氢腐蚀速度减慢。时间关系曲线、,硫化氢除了化学窝蚀电化学腐蚀外还产一23一,生应力腐蚀开裂而且这是防腐蚀中需要着重注意的方面。,硫化氢应力腐蚀开裂的机理尚不清楚.‘.:二j:1{妞熨缝逐域日但一般认为主要是硫化氢与金属表面生成的只鉴句珠匕叻鲤琢屡头旧}日新生原子氢向金属内部扩散,引起氢鼓泡,使金}冈队}图k,。「刁}瞬幻阅四火属强度降低产生应力腐蚀开裂即原子氢在金一、、,死裂趁匹域叫!肖日属内部分层焊缝气孔及缝隙表层下积聚时砌物’圈议《经日口ZH一H。使金属产生永久性脆变一氢脆及应一力腐蚀开。的存在产生氢脆性裂裂关子硫化氢气体或油

7、中H声浓度(重量pp扭),、、5、。缝问题在许多著作里已属明确〔了〕Z一_S浓度与。。,图了气体或油中HKDunlOp硫化物美国A研究认为H·的应力腐蚀开临界应力的关系(幼裂不是像迄今人们所认,,为的氢脆破裂而是局部阳极腐蚀破坏这种2,介质中混有0时虽然易产生电化学腐。破坏称为5csc〔.,。蚀但对应力腐蚀开裂却有抑制作用.,国内炼厂及天然气加工调查证明产生介质中含有极性化合物时,也有抑制应力、:硫化氢应力腐蚀的条件是有游离水存在介质腐蚀裂缝的作用。使用3.SN)材料时,如果能Z中有HS,氢鼓泡可在pH值很宽的范围内发,避免水份存在(可通过干燥器解决