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硫化氢的特性及来源和腐蚀机理

发布日期:2016-09-08

1.硫化氢特性

硫化氢的分子量为34.08,密度为1.539mg/m3。是一种无色、气味臭的鸡蛋、易燃、易爆、有毒和腐蚀性酸性气体。

H2S在水中的溶解度大,水溶液呈弱酸性,如在1个大气压,在饱和H2S浓度30水溶液约300mg/L,pH值的溶液约为4。

H2S不仅对人类的健康和生命安全的危害很大,而且具有很强的腐蚀钢,也对石油石化行业的设备安全运行的一大隐患。

2.石油工业源

在石油和天然气中的硫化氢的来源,除了硫酸盐还原菌的形成和化学添加剂的形成,在硫酸盐的形成,它会释放硫化氢。

3.石化工业源

硫化氢在石油加工中的主要来源,在原油中硫,有机硫化物如硫醇和硫化物,这些有机硫化物在加热过程中会变成相应的分解,在加工原油中的硫化氢。

干燥的H2S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。

 

腐蚀机理

1.湿硫化氢环境的定义

(1)国际上湿硫化氢环境的定义    

美国腐蚀工程师协会(NACE)mr0175-97“油田设备硫化物应力开裂的金属材料”的标准:

     ⑴ 酸性气体系统:气体总压≥0.4MPa,并且H2S分压≥  0.0003MPa;

     ⑵ 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≥1.8MPa且H2S分压≥0.0003MPa;当气相压力≤1.8MPa且H2S分压≥0.07MPa;或气相H2S含量超过15%。

(2)国内湿硫化氢环境的定义   

“在水和硫化氢的环境下,当硫化氢分压大于或等于0.00035 MPa,或液化石油气水和硫化氢的存在,硫化氢含量时,液相是大于或等于10×10-6,称为湿硫化氢环境”。

(3)硫化氢的电离

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:

H2S = H+ + HS-            (1)

HS- = H+ + S2-           (2)

2.硫化氢电化学腐蚀过程

阳极: Fe - 2e → Fe2+

阴极: 2H+ + 2e → Had + Had → 2H → H2

                     ↓

                    [H]→ 钢中扩散

其中:Had - 钢表面吸附的氢原子[H] - 钢中的扩散氢

阳极反应产物: Fe2+ + S2- → FeS ↓

注意:硫化氢腐蚀阳极钢后的最终产物硫化亚铁,产品通常是一种有缺陷的结构,与钢表面的粘结、易脱落、易氧化,和可能是积极的,作为阴极和钢基体形成微电池的活性,对钢基体的腐蚀继续。