Наводороживание стали в сухом сероводороде при высоких температурах может быть следствием образования агрессивного водорода в результате двух процессов.
По первому из них в результате термической диссоциации
H2S → H2 + ½S2 (9)
образуется молекулярный водород, парциальное давление которого связано, с одной стороны, с вызывающей охрупчивание концентрацией водорода в стали, а с другой — с парциальным давлением H2S. Термодинамические расчеты [11] показали, что реальная возможность охрупчивания технических сталей под действием водорода, образующегося вследствие термического распада H2S, создается лишь при температурах 500 °С (773 К) и выше. Таким образом, оборудованию соответствующих установок для сероочистки природного газа и нефтепродуктов и транспортировки H2S на сжигание и т. п. не угрожает опасность охрупчивания водородом, образующимся вследствие термического распада H2S.
Рис. 6.9. Кривые зависимостей критического давление сероводорода от температуры для железа [11]:
1— PH2s для Н2S ↔ Н2 + ½S2 (уравнение 9); 2— PH2s для Fe + H2S ↔ FeS + Н2 (уравнение 3).
Парциальное давление—в ат
По второму процессу водородная хрупкость может наступить под действием водорода, образующегося в результате высокотемпературного процесса коррозии по уравнению (3). Термодинамические расчеты [11] показали, что в результате воздействия сухого безводного сероводорода на сталь (т. е. вследствие ВТСК) возможно наводороживание в процессе коррозии при сравнительно невысоких температурах и низких парциальных давлениях H2S (см. табл. 6.2 и рис. 6.9).
Таблица 6.2. Критические давления H2S, вызывающие водородную хрупкость в результате термической диссоциации (PH2S) и высокотемпературной коррозии (P''H2S)
Марка стали | Температура.°С | P''H2S, Па | P'H2S, МПа |
З0ХМА | 400 | 372 | 550 |
12Х2МФБ | 400 | 148 | 1550 |
2X13 | 400 | 178 | 1450 |
X18H10T | 500 | 6,17 | 1,74 |
Х14Н14В2М2 | 400 | 2,29 | 21,4 |
Х15Н26В2М4Б | 400 | 2,24 | 15,9 |
Х15Н19ВЗБ | 400 | 3,31 | 21,9 |
XH35B3T | 500 | 9,33 | 0,93 |
Х20Н72М4В2 | 300 | 1,07 | 330 |
ХН77ТЮР | 400 | 105 | 1320 |
ХН8ТБЮР | 400 | 3,09 | 11,5 |