ВТСК в газовых смесях с сероводородом
В смесях H2S с инертным разбавителем (азотом) зависимость скорости коррозии железа от времени имеет затухающий характер (табл. 6.1). С ростом температуры эта зависимость приближается к линейной и при 500— 700 °С и достаточно высоком парциальном давлении H2S (до атмосферного) выражается прямой. С повышением температуры усиливается пористость и падает защитная способность сульфидных пленок.
Если газ-разбавитель не участвует (при конкретных условиях) во взаимодействии сероводорода с железом (N2, Аг, углеводороды), то температурная зависимость ВТСК имеет монотонный экспоненциальный характер (рис. 6.3).
При неизменном парциальном давлении H2S варьирование общего давления не сказывается на скорости ВТСК (если газ- разбавитель не взаимодействует с металлом или с H2S). На скорости ВТСК сказывается изменение парциального давления H2S одновременно с общим давлением: получаемый эффект совпадает с таковым при соответствующем изменении концентрации H2S в смеси.
Таблица 6.1. Влияние времени выдержки на скорость коррозии, мм/год, стали в смеси H2S (10 %) и N2 (90 %) при 450 °С [3]
Сталь | Время выдержки, ч | |||
10 | 25 | 100 | 200 | |
СтЗ | 4,98 | 2,54 | 1,30 | 0,98 |
Х5М | 4,85 | 2,44 | 1,01 | 0,64 |
0X13 | 1,33 | 1,22 | 1,02 | 0,59 |
Х18Н10Т | 0,80 | 0,51 | 0,27 | 0,23 |
Рис. 6.3. Влияние температуры на скорость коррозии К сталей в среде, содержащей 1.5 % Н2S и 98.5 % N2: 1 —СтЗ; 2— Х5ВФ; 3 — ОX13; 4 — X18H1BT Продолжительность испытаний 100 ч [2]
Из зависимостей ВТСК от содержания H2S в его смеси с инертным газом (рис. 6.4) видно, что при 450 °С углеродистые и низколегированные стали обладают достаточной для практического применения коррозионной стойкостью (применительно к толстостенному оборудованию). С увеличением содержания сероводорода замедляется относительное возрастание скорости ВТСК. При парциальном давлении сероводорода PH2S < 0,006 кПа коррозии стали вообще не происходит [3, 5, 8].
В чистом H2S скорость коррозии стали выше, чем в разбавленных смесях (с инертными разбавителями) с таким же парциальным давлением сероводорода. Для чистого H2S при 0,1 МПа найдены следующие скорости ВТСК для углеродистой стали (50 ч выдержки) [6]:
t, °С | 250 | 316 | 371 | 400 | 427 | 455 | 482 | 500 |
К, мм/год | 0,56 | 2,3 | 4,1 | 6,6 | 13 | 17 | 23 | 28 |
Скорость подвода H2S мало влияет на ВТСК при более низких температурах (из-за ограниченной диффузии железа через пленку), а при более высоких начинает сказываться сильнее [7].