مکانیزم هاي خوردگي سولفيد هيدروژن
سولفید هیدروژن در محدوده دماها و فشارهای مورد استفاده در سيستم هاي بهره برداري نفت و گاز، گازي تقريباً پايدار است، اگرچه در حضور اكسيد كننده هاي قوي همچون O2 و + Fe3 مي تواند به گوگرد عنصري تبديل گردد كه معمولاً اين پديده در خطوط لوله گاز با فشار بالا و يا تأسيسات ذخيره اتفاق مي افتد. سولفيد هيدروژن در غلظت هاي بالاتر از 80 درصد نيز در برخي از مخازن نفت و گاز ديده می شود. مکانیزم هاي خوردگي سولفيد هيدروژن
اين گاز، اسیدی است و به آساني در آب، در دماها و فشارهای توليدي مختلف حل شده، محلو لهاي الكتروليتي اسيدي كه خورندگي بالايي را براي فلزات و آلياژها به همراه دارند، تشکیل خواهد داد. خوردگي ناشي از گاز سولفيد هيدروژن اساساً ماهيت الكتروشيميايي دارد.
واکنش بين گاز سولفید هيدروژن و آهن باعث ب هوجود آمدن فيلم سیاه رنگ سولفید آهن مي گردد ميزان فيلم تشكیل شده، نقش بسیار موثري در تعیین سرعت خوردگی دارد. در pH بين 3 تا 5، اين فیلم محافظ است و در pH كمتر از 2، اين لايه حل می گردد. افزايش غلظت H2H2S ، در تشکیل فيلم موثر است. اگر S به عنوان تنها عامل خورنده در محیط در کنار آب قرار گیرد، فرآیند خوردگی می تواند در اشکال مختلفی همچون تاول های ریز هیدروژنی یا خوردگی حفره ای و یا ترک دار شدن ظاهر گردد. هنگامی که فولاد در تماس با آب حاوي H2S قرار مي گيرد، خورده شده و در سطح آن، هيدروژن توليد می شود. خوردگی فولاد در محيط ترش مطابق با شکل زیر رخ می دهد.
شرکت پژوهشی صنعتی آبریزان
سولفید هیدروژن از ترکیب اتم هاي هيدروژن و تشکیل هیدروژن مولكولي جلوگيري مي کند و موجب جذب اتم های هیدروژن به درون فولاد می شود. در دماهاي پایین) T> 200 درجه سانتيگراد (، این اتم ها مي توانند در عيوب موجود در ساختارهاي فلزي تجمع يابند. تخریب هاي ناشی از هیدروژن مرطوب شامل تاول هيدروژني و تر كهاي ناشي از H2S است.
در صورت وجود ناخالصی هاي سولفيد منگنز، اتم هیدروژن می تواند در فولاد نفوذ كرده و با تجمع در پشت ناخالصی ها، تشکیل مولكول هیدروژن دهد. با ادامه توليد هیدروژن مولكولي، تاول هيدروژني توليد می شود. تاو ل ها معمولاً موازي سطح و در یک سوم ضخامت دیواره و نزديك سطح در معرض سیال فرایندی قرار دارند. تاول های هيدروژني نزديك سطح در فولادهای با استحکام پایین معمولاً به صورت باد كردگي سطحی قابل مشاهده هستند(شكل زیر).
ترک های خوردگی ناشی از گاز سولفید هیدروژن در 3 نوع، ترك هاي تنشي سولفیدی(SSC)، ترك هاي القايي هيدروژن (HIC) و ترکیب اين دو نوع يعني، تر ك هاي تنشی القايي هيدروژن در جهت مشخص (SOHIC) رخ می دهد(شكل زیر).
.
.تر ك هاي تنشی سولفيدي (SSC) ، در نتيجه ترکیب تنش هاي کششی باقيمانده يا H2 اعمالي و خوردگي در حضور آب و S رخ می دهد. اين نوع ترکیب ها به دلیل تُردي فلز، كه ناشی از نفوذ هیدروژن هاي اتمي توليد شده در طي فرايند خوردگي است، به وجود مي آيد .
اتم هاي هيدروژن توليد شده در واكنش خوردگی كه به داخل فلز نفوذ كرده اند، هنگامی كه به یک عيب ساختاری و يا حفره مي رسند، در آن قسمت تجمع يافته و تشکیل هیدروژن مولکولی مي دهند. در این حالت، فشار در نقطه تجمع بالا می رود. با افزايش فشار، تنش در اين نقاط زياد شده و ترك به وجود مي آيد كه به اين تر ك ها، تر ك هاي القايي هيدروژ ن(HIC) مي گويند.
ترک های SOHIC ترکیبی از HIC و SSC هستند که به صورت ترک هاي كوچكي تقریبا عمود بر تنش )اعمالي يا باقيمانده( بوده و پلكاني شکل هستند. اين تر ك ها در فلز پایه نزديك HAZ (منطقه متأثر از حرار ت– قسمتي از فلز جوش است كه در آن اگرچه فلز پايه ذوب نشده است اما ساختار و دانه بندی آن در اثر حرارت ناشي از جوشكاري تغییر يافته است) و يا در خود HAZ اتفاق می افتد.
منبع: مديريت خوردگي ناشي از گاز سولفيد هيدروژن در صنايع نفت و گاز. هادی ابراهیم فتح آبادی. ماهنامه علمی- ترویجی اکتشاف و تولید نفت و گاز/ شماره 109 / بهمن ماه 1392
