Corrosion mechanisms of hydrogen sulfide

خوردگی در محیط حاوی سولفید هیدروژن

خوردگی سولفيد هيدروژن

سولفید هیدروژن در محدوده دماها و فشارهای مورد استفاده در سيستم های بهره برداری نفت و گاز، گازی تقريباً پايدار است، اگرچه در حضور اكسيد كننده های قوی همچونO2و+ Fe3می تواند به گوگرد عنصری تبديل گردد كه معمولاً اين پديده در خطوط لوله گاز با فشار بالا و يا تأسيسات ذخيره اتفاق می افتد. سولفيد هيدروژن در غلظت های بالاتر از 80 درصد نيز در برخی از مخازن نفت و گاز ديده می شود.اين گاز، اسیدی است و به آسانی در آب، در دماها و فشارهای توليدی مختلف حل شده، محلولهای الكتروليتی اسيدی كه خورندگی بالايی را برای فلزات و آلياژها به همراه دارند، تشکیل خواهد داد. خوردگی ناشی از گاز سولفيد هيدروژن اساساً ماهيت الكتروشيميايی دارد.

 

خوردگی فولاد توسط سولفید هیدروژن(H2S)

واکنش بين گاز سولفید هيدروژن و آهن باعث به وجود آمدن فيلم سیاه رنگ سولفید آهن می گردد.ميزان فيلم تشكیل شده، نقش بسیار موثری در تعیین سرعت خوردگی دارد. درpHبين 3 تا 5، اين فیلم محافظ است و درpHكمتر از 2، اين لايه حل می گردد. افزايش غلظتH2H2S، در تشکیل فيلم موثر است. اگرSبه 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 حاوی H2S قرار می گيرد، خورده شده و در سطح آن، هيدروژن توليد می شود. خوردگی فولاد در محيط ترش مطابق با شکل زیر رخ می دهد.

 

خوردگی فولاد در محيط ترش رخ می دهد

 

سولفید هیدروژن از ترکیب اتم های هيدروژن و تشکیل هیدروژن مولكولی جلوگيری می کند و موجب جذب اتم های هیدروژن به درون فولاد می شود. در دماهای پایین(T> 200درجه سانتیگراد)، این اتم ها می توانند در عيوب موجود در ساختارهای فلزی تجمع يابند. تخریب های ناشی از هیدروژن مرطوب شامل تاول هيدروژنی و ترک های ناشی ازH2Sاست.

 

تاول های هیدروژنی

در صورت وجود ناخالصی های 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 مولكولی، تاول هيدروژنی توليد می شود. تاول ها معمولاً موازی سطح و در یک سوم ضخامت دیواره و نزديک سطح در معرض سیال فرایندی قرار دارند. تاول های هيدروژنی نزديک سطح در فولادهای با استحکام پایین معمولاً به صورت بادكردگی سطحی قابل مشاهده هستند(شكل زیر).

 

تاول هیدروژنی

 

 

انواع ترک ناشی از خوردگی سولفید هیدروژن

ترک های خوردگی ناشی از گاز سولفید هیدروژن در 3 نوع، ترک های تنشی سولفیدی(SSC)، ترک های القايی هيدروژن (HIC)  و ترکیب اين دو نوع يعنی، ترک های تنشی القايی هيدروژن در جهت مشخص(SOHIC)رخ می دهد(شكل زیر).

 

ترک های ترکیبی ناشی از خوردگی سولفید هیدروژن.

 

ترک های تنشی سولفیدی(SSC)

ترک های تنشی سولفيدی(SSC)، در نتيجه ترکیب تنش های کششی باقيمانده ياH2اعمالی و خوردگی در حضور آب وSرخ می دهد. اين نوع ترکیب ها به دلیل تُردی فلز، كه ناشی از نفوذ هیدروژن های اتمی توليد شده در طی فرآيند خوردگی است، به وجود می آيد.

 

ترک های القايی هيدروژن(HIC)

اتم هاي هيدروژن توليد شده در واكنش خوردگی كه به داخل فلز نفوذ كرده اند، هنگامی كه به یک عيب ساختاری و يا حفره می رسند، در آن قسمت تجمع يافته و تشکیل هیدروژن مولکولی می دهند. در این حالت، فشار در نقطه تجمع بالا می رود. با افزايش فشار، تنش در اين نقاط زياد شده و ترك به وجود می آيد كه به اين ترک ها، ترک های القايی هيدروژن(HIC) می گويند.

 

ترک های ترکیبی(SOHIC)

ترک هایSOHICترکیبی ازHICوSSCهستند که به صورت ترک های كوچكی تقریبا عمود بر تنش(اعمالی يا باقيمانده)بوده و پلكانی شکل هستند. اين ترک ها در فلز پایه نزديک (منطقه متأثر از حرارت – قسمتی از فلز جوش است كه در آن اگرچه فلز پايه ذوب نشده است اما ساختار و دانه بندی آن در اثر حرارت ناشی از جوشكاری تغییر يافته است) و يا در خودHAZاتفاق می افتد.

منبع: مديريت خوردگی ناشی 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

 

نویسنده: تیم تولیدمحتوای آبریزان

share :

Submit your opinion

Your email address will not be published.


Related Articles

تاثیر کلرین و کلراید بر فلزات استنلس استيل
05/02/2025

Effect of chlorine ions on stainless steels

The effect of chlorine and chloride parameters on the corrosion of stainless steels and the parameters affecting their corrosion rate, as well as the acceptable limits of chlorine ion levels in water and the differences in the effects of free chlorine and chloride on the corrosion of corrosion-resistant steels, are stated.

خوردگی ناشی از سود کاستیک
12/01/2025

Caustic corrosion

Localized corrosion caused by the concentration of caustic or alkaline salts, which usually occurs under conditions of high evaporation or heat transfer. Caustic salt or caustic soda is one of the most widely used ionic compounds and is used in various industries including water treatment, cardboard and paper production, oil and refinery industries, aluminum production industries, food industries, alcohol production and glass.

خوردگی درون سیستم خنک کننده
08/01/2025

Corrosion and deposition of cooling water based on API 571

It refers to general or localized corrosion of carbon steels and other metals caused by dissolved salts, gases, organic compounds, or microbiological activity.

خوردگی میکروبیولوژیکی
05/01/2025

Microbial corrosion based on API 571

Microbial corrosion is a type of corrosion caused by living organisms such as bacteria, algae, or fungi. This type of corrosion is often associated with tubercles or slimy organic materials.

خوردگی در محیط های مختلف
25/12/2024

Corrosion process in different environments

Corrosion processes are divided into three groups in a more comprehensive classification: corrosion in aqueous solutions or environments, corrosion in molten salts and liquid metals, and corrosion in gases.

بازدارنده خوردگی محلول در نفت
25/12/2024

Oil-soluble corrosion inhibitor for the protection of oil transfer and storage equipment

Corrosion is a natural phenomenon that occurs as a result of the electrochemical reaction of metal with the surrounding environment. In the oil and gas industry, corrosion is one of the major problems that accounts for a huge amount of money annually. Part of these amounts are related to the corrosion of pipes or oil transmission lines. Effective ways to prevent corrosion of oil transmission and storage equipment are divided into two categories: physical and chemical solutions.

کوپن گذاری خوردگی
25/12/2024

couponing

The coupon method or corrosion coupons is the simplest method of corrosion monitoring. Coupons are the oldest corrosion monitoring tool. Corrosion coupons are small pieces of metal or alloy of the material of interest that are immersed in the process medium and removed after a specified period of time and their weight or dimension loss is evaluated and examined.

دی اریتورها
25/12/2024

Deaerators

Deaerators are mechanical devices that remove dissolved gases from the boiler feedwater. By reducing the concentration of oxygen and carbon dioxide in the solution, they minimize corrosion and protect the boiler from the effects of corrosive gases.