1.硫化氫特性
硫化氫的分子量為34.08,密度為1.539mg/m3。是一種無色、氣味臭的雞蛋、易燃、易爆、有毒和腐蝕性酸性氣體。
H2S在水中的溶解度大,水溶液呈弱酸性,如在1個大氣壓,在飽和H2S濃度30水溶液約300mg/L,pH值的溶液約為4。
H2S不僅對人類的健康和生命安全的危害很大,而且具有很強的腐蝕鋼,也對石油石化行業的設備安全運行的一大隱患。
2.石油工業源
在石油和天然氣中的硫化氫的來源,除了硫酸鹽還原菌的形成和化學添加劑的形成,在硫酸鹽的形成,它會釋放硫化氫。
3.石化工業源
硫化氫在石油加工中的主要來源,在原油中硫,有機硫化物如硫醇和硫化物,這些有機硫化物在加熱過程中會變成相應的分解,在加工原油中的硫化氫。
干燥的H2S對金屬材料無腐蝕破壞作用,H2S只有溶解在水中才具有腐蝕性。
腐蝕機理
1.濕硫化氫環境的定義
(1)國際上濕硫化氫環境的定義
美國腐蝕工程師協會(NACE)mr0175-97“油田設備硫化物應力開裂的金屬材料”的標準:
⑴ 酸性氣體系統:氣體總壓≥0.4MPa,并且H2S分壓≥ 0.0003MPa;
⑵ 酸性多相系統:當處理的原油中有兩相或三相介質(油、水、氣)時,條件可放寬為:氣相總壓≥1.8MPa且H2S分壓≥0.0003MPa;當氣相壓力≤1.8MPa且H2S分壓≥0.07MPa;或氣相H2S含量超過15%。
(2)國內濕硫化氫環境的定義
“在水和硫化氫的環境下,當硫化氫分壓大于或等于0.00035 MPa,或液化石油氣水和硫化氫的存在,硫化氫含量時,液相是大于或等于10×10-6,稱為濕硫化氫環境”。
(3)硫化氫的電離
在濕硫化氫環境中,硫化氫會發生電離,使水具有酸性,硫化氫在水中的離解反應式為:
H2S = H+ + HS- (1)
HS- = H+ + S2- (2)
2.硫化氫電化學腐蝕過程
陽極: Fe - 2e → Fe2+
陰極: 2H+ + 2e → Had + Had → 2H → H2↑
↓
[H]→ 鋼中擴散
其中:Had - 鋼表面吸附的氫原子[H] - 鋼中的擴散氫
陽極反應產物: Fe2+ + S2- → FeS ↓
注意:硫化氫腐蝕陽極鋼后的最終產物硫化亞鐵,產品通常是一種有缺陷的結構,與鋼表面的粘結、易脫落、易氧化,和可能是積極的,作為陰極和鋼基體形成微電池的活性,對鋼基體的腐蝕繼續。