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H2S的腐蝕過程是怎樣的,影響因素有哪些

發(fā)布日期:2018-04-17

 硫化氫是加氫過程中不可避免的氣體組分,除原料中帶來的硫化物經(jīng)加氫后生成H2S外,在預(yù)硫化時,也需要加DMDS。這部分硫,一部分與催化劑作用,多余部分則生成H2S。為了保持催化劑的活性,也要求循環(huán)氣中保持一定的H2S濃度,因此,硫化氫腐蝕是一個不容忽視的問題,硫化氫在系統(tǒng)中與鐵作用生成硫化鐵。反應(yīng)式如下:

    Fe+H2S=FeS+H2

    這是一種具有脆性、易剝落、不起保護作用的銹皮,對反應(yīng)器、換熱器及高壓管線危害極大。影響硫化氫腐蝕速度的因素主要有溫度和H2S濃度,當硫化氫在200~250℃以下,對鋼鐵不產(chǎn)生腐蝕或腐蝕甚微;當溫度大于260℃時,腐蝕加快,隨著溫度的升高而徒直地加劇,尤其溫度在315~480℃之間時,每增加55℃,腐蝕率增加2倍。H2S濃度越大、分壓越高,腐蝕越厲害,在硫化氫體積濃度超過1%時腐蝕率達到最大。

    另外還有水、酸性化合物等影響硫化氫的腐蝕,如HC1存在時會發(fā)生FeS+2HCl→FeCl2+H2S等。其中以水的影響尤其嚴重。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局1999年頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)定》中對濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境有如下定義:①溫度≤( 60+2P)℃,P為壓力,MPa(表壓);②硫化氫分壓≥0.00035MPa,即相當于在常溫水中的溶解度≥10mg/L;③介質(zhì)中含有液相水或處于水的露點以下;④pH <9或有氰化物(HCN)存在。濕硫化氫的腐蝕主要是由于電化學(xué)腐蝕和反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子擴散至鋼中引起的。機理如下:

    濕硫化氫引起鋼材損傷的形式有:①均勻腐蝕。由電化學(xué)腐蝕引起的表面腐蝕,使設(shè)備殼壁均勻減薄。②氫鼓泡( HB)。腐蝕過程中析出的氫原子滲入鋼中,在某些關(guān)鍵部位形成氫分子并聚集,引起界面開裂(不需要外加應(yīng)力),形成鼓泡,其分布平行于鋼板表面。③氫致開裂( HIC)。在鋼內(nèi)部發(fā)生氫鼓泡區(qū)域,當氫的壓力繼續(xù)增高時,小的鼓泡裂紋趨向于相互連接,形成有階梯狀特征的氫致開裂。鋼中MnS夾雜物的帶狀分布增加HIC的敏感性。HIC的發(fā)生不需要外加應(yīng)力。④應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂( SOHIC)。應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂是由應(yīng)力引導(dǎo)下,在雜物與缺陷處因氫聚集而形成的成排的小裂紋沿垂直于應(yīng)力方向發(fā)展,即向壓力容器與管道的壁厚方向發(fā)展。SOHIC常發(fā)生在焊接接頭的熱影響區(qū)及高應(yīng)力集中區(qū)。應(yīng)力集中經(jīng)常是由裂紋狀缺陷或應(yīng)力腐蝕裂紋引起的。⑤硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。硫化氫腐蝕產(chǎn)生的氫原子滲透到鋼的內(nèi)部,溶解于晶格中,導(dǎo)致脆化,在外加拉應(yīng)力或殘余應(yīng)力作用下形成開裂。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂通常發(fā)生在焊縫熱影響區(qū)的高硬度區(qū)。

    硫化氫的腐蝕不但危害設(shè)備及管線,而且這些腐蝕產(chǎn)物被帶進反應(yīng)器內(nèi),將會堵塞床層,導(dǎo)至壓差增大,影響開工周期。

    防止高溫硫化氫腐蝕的辦法有:①控制循環(huán)氣中硫化氫濃度,不要超過規(guī)定范圍;②選用抗硫化氫腐蝕的鋼材或采取防腐措施,如用不銹鋼金屬襯里或用滲鋁鋼等。

    防止?jié)窳蚧瘹涓g的措施有:對介質(zhì)中硫化氫含量較低、腐蝕不太嚴重的,往往采用普通碳素鋼,適當加大腐蝕裕度量,并在制造程序上加入消除應(yīng)力的焊后熱處理。對腐蝕性中等的場合,可選用抗HIC的鋼材,國外應(yīng)用最為普遍的是SA516-Gr. 65,70( HIC)(與16MnR相似)。對腐蝕性非??量痰墓r,可采用“隔絕”方法,即在內(nèi)壁襯上(或堆焊)一層抗腐蝕的金屬,如鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼、鎳合金或防腐鍍層等。

 

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