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H2S的腐蚀过程是怎样的,影响因素有哪些

发布日期:2018-04-17

 硫化氢是加氢过程中不可避免的气体组分,除原料中带来的硫化物经加氢后生成H2S外,在预硫化时,也需要加DMDS。这部分硫,一部分与催化剂作用,多余部分则生成H2S。为了保持催化剂的活性,也要求循环气中保持一定的H2S浓度,因此,硫化氢腐蚀是一个不容忽视的问题,硫化氢在系统中与铁作用生成硫化铁。反应式如下:

    Fe+H2S=FeS+H2

    这是一种具有脆性、易剥落、不起保护作用的锈皮,对反应器、换热器及高压管线危害极大。影响硫化氢腐蚀速度的因素主要有温度和H2S浓度,当硫化氢在200~250℃以下,对钢铁不产生腐蚀或腐蚀甚微;当温度大于260℃时,腐蚀加快,随着温度的升高而徒直地加剧,尤其温度在315~480℃之间时,每增加55℃,腐蚀率增加2倍。H2S浓度越大、分压越高,腐蚀越厉害,在硫化氢体积浓度超过1%时腐蚀率达到最大。

    另外还有水、酸性化合物等影响硫化氢的腐蚀,如HC1存在时会发生FeS+2HCl→FeCl2+H2S等。其中以水的影响尤其严重。国家质量技术监督局1999年颁发的《压力容器安全技术监察规定》中对湿硫化氢应力腐蚀环境有如下定义:①温度≤( 60+2P)℃,P为压力,MPa(表压);②硫化氢分压≥0.00035MPa,即相当于在常温水中的溶解度≥10mg/L;③介质中含有液相水或处于水的露点以下;④pH <9或有氰化物(HCN)存在。湿硫化氢的腐蚀主要是由于电化学腐蚀和反应产生的氢原子扩散至钢中引起的。机理如下:

    湿硫化氢引起钢材损伤的形式有:①均匀腐蚀。由电化学腐蚀引起的表面腐蚀,使设备壳壁均匀减薄。②氢鼓泡( HB)。腐蚀过程中析出的氢原子渗入钢中,在某些关键部位形成氢分子并聚集,引起界面开裂(不需要外加应力),形成鼓泡,其分布平行于钢板表面。③氢致开裂( HIC)。在钢内部发生氢鼓泡区域,当氢的压力继续增高时,小的鼓泡裂纹趋向于相互连接,形成有阶梯状特征的氢致开裂。钢中MnS夹杂物的带状分布增加HIC的敏感性。HIC的发生不需要外加应力。④应力导向氢致开裂( SOHIC)。应力导向氢致开裂是由应力引导下,在杂物与缺陷处因氢聚集而形成的成排的小裂纹沿垂直于应力方向发展,即向压力容器与管道的壁厚方向发展。SOHIC常发生在焊接接头的热影响区及高应力集中区。应力集中经常是由裂纹状缺陷或应力腐蚀裂纹引起的。⑤硫化物应力腐蚀开裂。硫化氢腐蚀产生的氢原子渗透到钢的内部,溶解于晶格中,导致脆化,在外加拉应力或残余应力作用下形成开裂。硫化物应力腐蚀开裂通常发生在焊缝热影响区的高硬度区。

    硫化氢的腐蚀不但危害设备及管线,而且这些腐蚀产物被带进反应器内,将会堵塞床层,导至压差增大,影响开工周期。

    防止高温硫化氢腐蚀的办法有:①控制循环气中硫化氢浓度,不要超过规定范围;②选用抗硫化氢腐蚀的钢材或采取防腐措施,如用不锈钢金属衬里或用渗铝钢等。

    防止湿硫化氢腐蚀的措施有:对介质中硫化氢含量较低、腐蚀不太严重的,往往采用普通碳素钢,适当加大腐蚀裕度量,并在制造程序上加入消除应力的焊后热处理。对腐蚀性中等的场合,可选用抗HIC的钢材,国外应用最为普遍的是SA516-Gr. 65,70( HIC)(与16MnR相似)。对腐蚀性非常苛刻的工况,可采用“隔绝”方法,即在内壁衬上(或堆焊)一层抗腐蚀的金属,如铁素体不锈钢、双相不锈钢、镍合金或防腐镀层等。

 

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