第４期 宋晓良，等：硫化氢对几种管线钢腐蚀试验研究 ・１０３ ・ 硫化氢对几种管线钢腐蚀试验研究 宋晓良，刘 艳，黄贤滨 （中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东青岛２６６１００） 摘要：通过硫化氢腐蚀模拟试验研究了三种管线钢（Ｘ６０、Ｘ６５、ｘ７０）在不同浓度硫化氢环境下的腐蚀情况。实验表明，硫化氢浓度对三 种管线钢腐蚀速率影响趋势相同且在高含硫化氢环境中腐蚀速率并不高，腐蚀速率受ｐＨ影响，ｐＨ值越小腐蚀速率越大。 关键词：硫化氢；腐蚀；管线钢 中图分类号：ＴＥ９８８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１７）０４－０１０３—０２ 随着我国经济的高速发展，国内对石油能源的需求也快速 增加。目前进口石油不断增加，进口原油中很大部分是高含硫 加剧，在液相中当硫化氢浓度为１００００×１０ 时腐蚀最为严重， 试样表面有大量腐蚀坑，而当硫化氢浓度上升至２００００×１０ 原油。高含硫原油造成硫化氢广泛存在于炼油装置以及后续 ］ｊｎ－ｒ系统中，成为引发管道材料失效的主要腐蚀介质之一…， 时，腐蚀情况反而减少，与试验数据相符。根据实验结果，在液 相中三种管线钢试样的腐蚀速率０．００４４—０．０５２８ｍｍ／ｙ，根据 ＮＡＣＥ ＲＰ０７７５—２００５对腐蚀程度的划分（表１），属于轻度腐蚀 到中度腐蚀。 输送高含硫化氢油气管道面临严重的硫化氢腐蚀问题 Ｊ。 金属材料遭受Ｈ：ｓ腐蚀时，可发生均匀腐蚀、氢鼓泡、氢致开裂 等，且各种腐蚀形式相互促进，最终导致材料开裂并引发大量 恶性事故 ，为了探索硫化氢对不同管线钢的腐蚀情况，现开 一口 ～ ● 一 ｎ ～ ｎ雪 ＼ 姗 瓣 基矮 姗 一 ．． 一Ｏ ～ Ｏ 舢 Ｏ 一 Ｏ 舢 Ｏ＾，￡ ＼ 瓣浩相 展不同硫化氢浓度、不同ｐＨ值条件下的硫化氢腐蚀模拟实验。 １腐蚀模拟实验 １．１ 试验方法 试验在带搅拌的高压釜中进行，模拟实际工况条件，试验 温度３０￣Ｃ，试验压力６．４ＭＰａ，线速度ｌｍ／ｓ，测定所取罐底水溶 液离子浓度，并配制相应的试验溶液，制备三种不同管线钢 ∥ ＼ ０，ＤＯａ伽Ｏ 彻∞ ｌ２哪 ｌ曲∞ Ｉ∞∞ ２１￣１０ Ｘ６０、Ｘ６５、Ｘ７０的标准试样（５０×１０×３ｍｍ），在高压釜气相、液 相分别放置三种材质管线钢的平行样，试验开始前用氢氧化钠 和醋酸来调节溶液酸碱度，通过控制硫化氢分压来控制硫化氢 浓度，每组试验周期为７ｄ，采用失重的方法来计算每种管线钢 硫化氢浓度／ｐｐ皿 图１ 液相中硫化氢浓度对腐蚀速率的影响 气相 的腐蚀速率。 １．２硫化氢浓度对管线钢腐蚀影响 液相中硫化氢浓度对三种管线钢腐蚀速率的影响如图１ 所示，气相中硫化氢浓度对三种管线钢腐蚀速率的影响如图２ 所示，从图中可知，在液相中，当硫化氢浓度小于一临界值 （１００００×１０ ）时，腐蚀速率时随硫化氢浓度的增大而增大，而 当硫化氢浓度高于临界值时，腐蚀速率随硫化氢浓度的增大而 减小，在气相中，腐蚀速率总体呈现随硫化氢浓度增大而增大 ， 参 ， ７， ／／ ／／ ／ ，ｏｏＯ １２９００ １５０００ ｌ０啪 ２加。ｏ 的趋势，造成这种结果的原因是在液相中硫化氢的浓度影响腐 蚀产物ＦｅＳ膜的产生，当硫化氢浓度超过临界值时，形成的致 密的ＦｅＳ膜会阻碍钢材与硫化氢的接触从而降低腐蚀速率，而 在气相中不会形成致密的保护膜，腐蚀随硫化氢浓度的增大而 加剧。图３、图４为Ｘ７０管线钢在液相和气相中的宏观腐蚀形 貌，从图中可知在气相中，试样的腐蚀随硫化氢浓度的增大而 －－， ， Ｏ ５∞Ｏ Ｙ６ＯＯＯ硫化氢浓度／ｐｐｍ 图２ 气相中硫化氢浓度对腐蚀速率的影响 收稿日期：２０１６—１１—０９ 作者简介：宋晓良（１９８９一），大学本科，中国石化青岛安全工程研究院，主要从事设备腐蚀性能安全研究工作。 山 东・化工 １０４・ ＳＨＡＮＤ０ＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１７年第４６卷 图３ 液相中硫化氢对Ｘ７０管线钢蒋蚀形貌 Ｏ Ｏ ∞ ∞ 图４ 气相中硫化氢对Ｘ７０管线钢腐蚀形貌 表１ ＮＡＣＥ ＲＰ０７７５—２００５腐蚀程度等级划分 分类 轻度腐蚀 中度腐蚀 蚀速率随ｐＨ值得变大有明显的减小趋势。这是因为ｐＨ值将 直接影响腐蚀产物硫化铁膜的形成，通常在低ｐＨ值得硫化氢 溶液中，生成的是以含硫量不足的硫化铁，如Ｆｅ Ｓ 为主的无保 护性的膜，于是腐蚀加速，随着ｐＨ值得增高，ＦｅＳ 含量也随之 增多，于是高ｐＨ值下生成的是以ＦｅＳ，为主的具有一定保护效 果的膜，腐蚀速率降低 。 均匀腐蚀速率／（ｍｍ／ａ） ＜０．０２５ ０．０２５—０．１２ 严重腐蚀 极严重腐蚀 Ｏ．１３一Ｏ．２５ ＞０．２５ Ｉ １．４ 氧含量对管线钢腐蚀影响 本次研究也对高浓度硫化氢（１ｏｏｏ０×１０ ）条件下，不同 氧含量对腐蚀速率的影响进行一定的探索，通过图６可知，硫 清相 １．３溶液ＰＨ对管线钢腐蚀影响 Ｏ．ｏ６∞ ●－．－一Ｏ－０５０Ｏ ． 化氢浓度较高时，氧含量在０到１．３ Ｘ １０ 之间，对腐蚀速率影 响不大。 水相 言 ￡ ＼Ｏ－０●０ｏ 瓣 瑙 蟊ｏ－０３ｏｏ 龌 ＯＤ２∞ １ ｌ ＼． －．，，Ｉｔ－－Ｘ６ｏ — —Ｘ６Ｓ Ｘ７Ｏ Ｏ１０ｌ∞ Ｏ ０ｏｏ 图５ ｐＨ对Ｘ７０腐蚀速率的影响 ０ ０．２ ０．４ ０．６ ０．８ ｌ １．２ １．４ 由于硫化氢气体的危害性，以现有的试验设备和方法无法 对试验过程中的ＰＨ值进行准确的测定，现采用试验通气加压 前调节ｐＨ值的方法研究ｐＨ值发生变化对腐蚀速率的影响，针 对Ｘ７０材质，分别在通入硫化氢和氮气之前调节ｐＨ为７、８、９、 ｌ０，其他条件不变进行试验，试验结果如图５示，从图中可知，腐 图６ 液相中氧含量对腐蚀速率影响 ２结论 （１）硫化氢浓度对三种管线钢腐蚀速率影响趋势相同，在 （下转第１０６页） ・１０６・ 山东化工 ＳＨＡＮＤ０ＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１７年第４６卷 ．选矿实验 在原矿含Ｐ２０５ ２４．６９％、Ｍｇｏ ３．１７３％，磨矿细度 ２００目８５％条件下，荻得精矿Ｐ２０５ ３２．４８％、ＭｇＯ ０．４２％、精矿 产率６５．２８％、回收率８５．８８％、脱镁率９１．３６％工艺指标。 葛英勇等人 对湖北某地镁硅含量较高的难选胶磷矿采 用阴离子捕收剂反浮镁、阳离子捕收剂反浮硅的双反浮选工 艺。取得了磷精矿Ｐ２０ 品位３２．５１％、回收率９１．２３％、ＭｇＯ 含量０．８７％、Ｒ Ｏ，含量２．３７％的良好指标，实现了胶磷矿与 白云石、长石等杂质矿物的有效分离。 参考文献 尾矿２ ［１］朱建国，袁浩．磷矿伴生氟将是我国氟化工的重要原料 图３ 沈静等人双反工艺流程 入选原矿 ［Ｊ］．贵州化工，２００８，３３（２）：１—２． ［２］柏中能．对云南中低品位磷矿选矿的认识和建议［Ｊ］．云 南化工，２００７，３４（５）：２３—２４． ［３］李军旗，，路坊海，毛小浩，等．织金中低品位磷矿石反浮 选工艺的探索［Ｊ］．贵州工业大学学报，２００６，３５（１）：１— ３． 混合酸 粗选脱镁 ＧＥ一６９９ ［４］罗惠华，余爱萍．宜昌中低品位胶磷矿的反浮选试验研究 ［Ｊ］．矿业快报，２００７，２３（４）：３８—４０． 二替 鏖二 图４葛英勇等人双反工艺流程 李若兰等人 采用常温正一反浮选工艺流程处理该磷矿 石。结果表明，当原矿含Ｐ２０５ １９．６１％、ＭｇＯ ５．３１％、ＳｉＯ２ １９． ［５］葛英勇．低品位难选胶磷矿的正一反浮选工艺研究［Ｊ］． 矿冶工程，２００７，２７（５）：１８—２２． ［６］李若兰，宋慧林，张朝旺，等．酸性废水在胶磷矿反浮选工 艺中的应用［Ｊ］．有色金属，２０１６（３）：５６—５８ ［７］沈静，邓伟，余媛元，等．湖北某磷矿全层矿双反浮选 工艺研究［Ｊ］．化工矿物与加工，２００７，３６（６）：５—７． ［８］葛英勇，甘顺鹏，曾小波．胶磷矿双反浮选工艺研究［Ｊ］． 化工矿物与加工，２００６，３５（８）：８—１１． ８９％时，经过正浮选１次粗选反浮选１次粗选流程选别后，可得 到磷精矿指标为Ｐ２Ｏ５ ３０．０２％，ＭｇＯ ０．９３％，Ｐ２０５回收率８３． ５３％。工艺流程图如图２。 （本文文献格式：傅英．浅议磷矿浮选工艺研究［Ｊ］．山东化 ３双反工艺流程 沈静等人 对湖北某磷矿全层矿采用双反浮选工艺进行 工。２０１７。４６（０４）：１０５—１０６．） （上接第１０４页） 临界点（１００００×１０ ）之前，腐蚀速率随硫化氢浓度的增大而 增大，临界点之后，腐蚀速率随硫化氢浓度的增大而减小。三 种管线钢硫化氢腐蚀速率最高只有０．０５３ｍｍ／ｙ，按照ＮＡＣＥ Ｒｔ￣７７５—２００５对腐蚀程度的划分，属于中度腐蚀。 （２）ｐＨ值影响腐蚀产物膜的形成，ｐＨ值越大，腐蚀速率越 低。 运，２００３，２００３，２２（７）：４８—５０． ［３］杨兴有．炼油装置中管道硫化氢腐蚀及防护，２０１３，２３（４）： ３７—４６． ［４］张绍举．石油管道硫化氢腐蚀与防护对策分析［Ｊ］．石油 化工设备技术，２００７，２８（６）：３５—３８． ［５］刘正通，赵杰，王莹．湿硫化氢环境中输气管道内腐蚀 研究进展［Ｊ］．腐蚀科学与防护技术，２０１４，２６（６）：５５９— ５６３． （３）当硫化氢浓度较高时，低浓度的氧含量对腐蚀速率影 响不大。 ［６］陈 明，崔琦．硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进 参考文献 ［１］赵平，张学元． Ｈ：Ｓ腐蚀的控制全面腐蚀控制，２００２，１０ （５）：４—９． 展［Ｊ］．石油工程建设，２０１０，３６（５）：１—５． （本文文献格式：宋晓良。刘艳，黄贤滨．硫化氢对几种管线钢 ［２］卜文平，王剑梅 高含硫原油储运问题研究［Ｊ］．油气储 腐蚀试验研究［Ｊ］．山东化工。２０１７。４６（０４１：１０３—１０４，１０６．）
