硫化氫的特性及來(lái)源和腐蝕機(jī)理

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(wú)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(gè)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(duì)人類(lèi)的健康和生命安全的危害很大，而且具有很強(qiáng)的腐蝕鋼，也對(duì)石油石化行業(yè)的設(shè)備安全運(yùn)行的一大隱患。

2.石油工業(yè)源

在石油和天然氣中的硫化氫的來(lái)源，除了硫酸鹽還原菌的形成和化學(xué)添加劑的形成，在硫酸鹽的形成，它會(huì)釋放硫化氫。

3.石化工業(yè)源

硫化氫在石油加工中的主要來(lái)源，在原油中硫，有機(jī)硫化物如硫醇和硫化物，這些有機(jī)硫化物在加熱過(guò)程中會(huì)變成相應(yīng)的分解，在加工原油中的硫化氫。

干燥的H2S對(duì)金屬材料無(wú)腐蝕破壞作用，H2S只有溶解在水中才具有腐蝕性。

腐蝕機(jī)理

1.濕硫化氫環(huán)境的定義

(1)國(guó)際上濕硫化氫環(huán)境的定義    

美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）mr0175-97“油田設(shè)備硫化物應(yīng)力開(kāi)裂的金屬材料”的標(biāo)準(zhǔn)：

     ⑴ 酸性氣體系統(tǒng)：氣體總壓≥0.4MPa，并且H2S分壓≥  0.0003MPa；

     ⑵ 酸性多相系統(tǒng)：當(dāng)處理的原油中有兩相或三相介質(zhì)（油、水、氣）時(shí)，條件可放寬為：氣相總壓≥1.8MPa且H2S分壓≥0.0003MPa；當(dāng)氣相壓力≤1.8MPa且H2S分壓≥0.07MPa；或氣相H2S含量超過(guò)15%。

(2)國(guó)內(nèi)濕硫化氫環(huán)境的定義   

“在水和硫化氫的環(huán)境下，當(dāng)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(shí)，液相是大于或等于10×10-6，稱(chēng)為濕硫化氫環(huán)境”。

(3)硫化氫的電離

在濕硫化氫環(huán)境中，硫化氫會(huì)發(fā)生電離，使水具有酸性，硫化氫在水中的離解反應(yīng)式為：

H2S ＝ H+ ＋ HS－            （1）

HS－ ＝ H+ ＋ S2－           （2）

2.硫化氫電化學(xué)腐蝕過(guò)程

陽(yáng)極： Fe - 2e → Fe²⁺

陰極： 2H⁺ + 2e → Had + Had → 2H → H₂↑

                     ↓

                    [H]→ 鋼中擴(kuò)散

其中：Had - 鋼表面吸附的氫原子[H] - 鋼中的擴(kuò)散氫

陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)物： Fe2＋ ＋ S2－ → FeS ↓

注意：硫化氫腐蝕陽(yáng)極鋼后的最終產(chǎn)物硫化亞鐵，產(chǎn)品通常是一種有缺陷的結(jié)構(gòu)，與鋼表面的粘結(jié)、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(duì)鋼基體的腐蝕繼續(xù)。