介绍工业界含硫污水对金属的腐蚀

  介绍工业界含硫污水对金属的腐蚀

1、背景  
        随着石油工业迅速发展，油田采油和注水生产容器及管道的不断增加，腐蚀问题也越来越严重。各炼油厂含硫污水池、污水罐、污水管道也面临着严重的腐蚀问题。由于污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、CO3，同时又含有大量的Cl-、SO42-等有害离子及大量的细菌，而且温度比较高，达70～80℃。所以低碳钢设备腐蚀相当严重。尤其是油田含硫污水2～3年腐蚀深度达3～4mm，甚至多处腐蚀穿孔，报废的污水罐及管道不断增加。含硫污水的腐蚀问题是目前油田及炼油系统的一个难题，已引起防腐界的重视。
      由于污水中含有大量的腐蚀介质，致使污水池、污水罐、污水管道受到严重的腐蚀，产生大量的斑点和蚀坑，甚至造成焊缝热影响区应力腐蚀开裂，施焊修复也无法消除裂纹。现将腐蚀机理，防护方法详述如下。
2、腐蚀情况分析
       (1) 腐蚀机理  随着原油的深度加工，原油中的硫化物、氮化物也得到更多的分解。因此，含硫污水中有大量的H2S、NH3、HCN。这些物质或者它们之间的反应产物成为主要的腐蚀性物质。含硫污水中含有大量的H2S、NH3、HCN等腐蚀性介质，构成H2S-NH3-HCN-H2O腐蚀环境。

                                          Fe+H2S  ＝   FeS↓+2[H](渗透)

       钢铁在H2S水溶液中，不只是由于电化学反应生成FeS而引起的一般腐蚀，而且生成的氢原子还向钢铁渗透并扩散。渗入钢中的氢原子一部分分散在金属晶格内，另一部分向金属缺陷处(错位、空位也可能是亚微观或较大的空隙，如焊缝的气穴、夹层等)扩散蓄积，并形成氢分子。而这些氢分子不易从钢中跑出，使钢发生永久性的脆化。由于氢分子的不断蓄积，导致该处压力升高，巨大的内应力致使钢板分层、鼓泡，甚至开裂。用电焊焊接裂纹处，反而使原裂纹加长，这是氢脆化的特征。
        在pH值为6时，钢表面为FeS覆盖，有较好的保护性能。但由于存在CN-、Cl-等活性离子时，它溶解了FeS保护层，加速了腐蚀反应发生：

                                        FeS+6CN    ＝    [Fe(CN)6]4-+S2-
                                        [Fe(CN)6]4-+2Fe2+   ＝   Fe2[Fe(CN)6]↓

         此外，由于污水中含有大量的NH3、CN-、Cl-，它们能与H2S发生反应，生成NH4HS、(NH4)2S，是腐蚀性能较强的物质。

                                         H2S+NH3    ＝   NH4HS
                                          H2S+2NH3 ＝   (NH4)2S

        与此同时，致使H2S在水中溶解度**增加，亦即HS－溶解度增大。此外，NH3溶于水的pH值大于10左右。从而为FeS与CN-反应提供了很好的pH值条件。
       含硫污水对碳钢腐蚀的特征是厚度减薄、局部穿孔，还有极易引起鼓泡、开裂、焊缝应力腐蚀开裂等现象。
       所以，在工业界对污水系统进行防护时，一定要清楚使用环境及腐蚀介质的成分，合理的设计。