探讨和分析脱硫系统设备与管道的腐蚀与防护-第3页-北极星环保网

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2.2 H2S的腐蚀机理

湿的H2S环境对钢的氢致开裂有多种形式，H2S的存在抑制了氢分子的形成，促进氢分子向金属内部扩散。H2S电化学腐蚀产生的氢原子在向钢材内部扩散过程中，遇到裂缝、孔隙、晶格层间错断、夹杂或其他缺陷时，原子氢结合成为分子氢，而分子氢的体积是原子氢体积的20倍，这就造成极大的压力，致使低强度钢或软钢发生氧鼓泡(含硫气田钢管外壁观测到的气泡脱层即属于此)。渗入钢材的氢会使强度或硬度较高的钢材品格变形，致使材料韧性变差，甚至钢材内部引起微裂纹，钢材变脆，此即为氢脆。硫化物应力腐蚀破裂，就是在拉应力或残余张力加速下，钢氢脆微裂纹的发展直至材料的破裂过程。硫化物应力腐蚀破坏是在丰拉应力作用下发生的，它比单纯的氧脆破坏速度快。H2S浓度对应力腐蚀的影响明显，湿H2S引起的开裂小仅有H2S应力腐蚀(SSCC)、氢诱导(HI(：)和应力导向氢致开裂(S()HIC)及氢鼓泡(HB)等，且其破坏敏感度随H2S浓度增加而增大，在饱和湿H2S中达最大值。

H2S是弱酸，在溶液中按下式离解

H2S—H++HS一一2H++S2一(a)

溶液中S2一与Fe2+发生以下化学反应

x Fe2++Y S2一一FexSy

FexSy为各种结构硫化铁的通式。随着溶液中(b)反应的进行，溶液中H2S含量及pH值随之变化。硫化铁组成及结构均不相同，其对腐蚀过程的影响也不相同。影响H2S腐蚀的主要因素是：①H2S浓度;②pH值;③温度、压力等，在此不在一一叙述。

3 脱硫液中CI-、O2、以及副盐的存在对腐蚀的影响

脱硫液CI-中的来源一方面是脱硫所用的水带过来，另一方面就是我们所用的辅料-纯碱产品带来的，由于脱硫液长期闭路循环造成许多厂家的脱硫液中Cl一严重超标。常温下，随着Cl一量上升，C02的溶解度减少，碳钢的腐蚀速率下降。但有H2S存在时，使腐蚀速率大大上升。许多专家对C02、H2S与NaCI对碳钢的腐蚀研究表明，在80℃以下，温度升高，腐蚀速率增大;到120℃时腐蚀速率反而下降为原来的20%-30%，其原因是高温加速了腐蚀反应的阴极过程，而抑制了阳极过程。80℃以下，H2S质量浓度为400 mg/L时腐蚀速率达到最大值。此后，腐蚀速率随H2S质量浓度升高而下降，这是因为此时H2S抑制了腐蚀反应的阴极过程。应该指出，溶液中氯化物含量、H2S和CO2的同时存在对设备与管道的腐蚀极为严重。而脱硫由于工艺技术的特殊性，使其设备与管道恰恰都在这种环境下工作，所以由此引起的腐蚀也就可以理解了，但各个企业所表现的腐蚀程度却误差很大，这也主要是这些有害物质的含量、相互作用的程度以及所处的反应环境不同造成的。大多数不锈钢在Cl一环境中的局部腐蚀问题已有明确的结论，一般认为，由于氯离子的半径较小，穿透能力较强，可以使已钝化的钢材表面活化，从而诱发点蚀和应力腐蚀，促进缝隙腐蚀和垢下腐蚀。

4 在脱硫系统里发生化学腐蚀和电化学腐蚀的部位

(1)化学腐蚀

在脱硫塔底部，气液相部位，因硫化氢含量较高，在水蒸气存在条件下与铁作用生成疏松的硫化亚铁，此硫化亚铁在溶液及气流的机械冲刷下剩落，如此反复进行，腐蚀加剧。越是烧高硫煤，这种腐蚀状况越明显。

(2)电化学腐蚀(有水及电解质存在时发生的腐蚀)。

①氧浓差电池，在设备或管道内凡是积硫的部位(如：脱硫塔、再生槽、富液槽等槽体底部)因硫的疤下部位浓度低，此为阳极，其它部分时阴极，构成原电池而造成腐蚀。

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