石油管道硫化氫腐蝕因素與防護對策研究

袁興海

【摘 要】硫化氫（H2S）腐蝕有其普遍性和高度危害性.通過對H2S腐蝕機理的剖析，本文首先介紹硫化氫環境腐蝕原理，硫化氫腐蝕類型，然后綜合闡述了石油管道硫化氫腐蝕的主要影響因素，提出了硫化氫腐蝕與防護建議，采取針對性解決措施，加以調整和優化，有效延長管道使用壽命。

引言

隨著社會經濟不斷發展，對石油資源需求量日漸增加，我國各領域取得了進一步發展，然而，在石油領域發展過程中，受到各類因素的影響，石油管道極易出現腐蝕現象，在很大程度上阻礙了石油事業可持續發展，特別是硫化氫腐蝕問題，因此，加強對石油管道硫化氫腐蝕防護對策的研究具有重要意義。

1硫化氫腐蝕機理

一般而言，干H2S氣體無腐蝕性，而濕H2S或與酸性介質共存時，腐蝕速度會大大增加。硫化氫（H2S）溶于水中后電離呈酸性，使管材受到電化學腐蝕，造成管壁減薄或局部點蝕穿孔。腐蝕過程中產生的氫原子被鋼鐵吸收后，在管材冶金缺陷區富集，可能導致鋼材脆化，萌生裂紋，導致開裂。因此，石油管道面臨著越來越嚴重的硫腐蝕問題。其中，以H2S腐蝕最為普遍。

2石油管道硫化氫腐蝕類型

2.1全面腐蝕

硫化氫造成的管道腐蝕在很大程度上降低了管道厚度，且金屬表面極易出現凹凸不平等現象，一旦金屬表面出現腐蝕，使得黑色硫化物腐蝕沉積在管道當中，進而影響石油管道運輸有效性。

2.2氫鼓泡

出現該現象的主要原因在于兩個方面，一方面，存在原子狀態的氫;另一方面，金屬內部存在“空穴”，前者則是受到濕硫化氫對石油管道鋼材表面的腐蝕，而后者則是由于鋼材本身的質量的影響，且腐蝕過程中，析出來的氫原子逐漸向鋼材中滲透，長此以往，便在鋼材非金屬位置，如：非金屬夾雜物等形成分子氫，不僅如此，氫原子體積較大，難以從鋼材中逸出，進而與鋼板表面平行分布，影響石油管道壽命。

2.3氫至開裂

由于氫致開裂表現形式較多，且問題形成過程較為復雜，至此，針對該方面研究并沒有形成較為完善的理論，更多的是側重對氫內壓理論方面。硫化氫環境下，一旦受到高逸度充氮等因素的影響，極易出現氫開裂問題

2.4硫化物應力腐蝕開裂

人們把金屬在硫化物環境中的腐蝕和拉伸應力（遠低于屈服應力）的聯合作用下所發生的延遲斷裂現象，稱為硫化物應力腐蝕開裂。硫化物應力腐蝕開裂斷口一般為脆性斷口，裂紋源及穩定擴展區呈灰黑色，可發現覆蓋的腐蝕產物。硫化物應力腐蝕開裂過程一般包括裂紋孕育（形成蝕坑）、穩定擴散和失穩擴展三個階段。孕育階段經歷的時間取決于管道表面狀態和應力水平。如果管道表面有足以作為硫化物應力腐蝕開裂的缺陷，則開始進入擴展階段，不需要孕育期。因此，硫化物應力腐蝕破壞具有突發性，裂紋的產生和擴展非常迅速。

3硫化氫腐蝕的主要因素

3.1濃度

通常情況下，濃度作為影響硫化氫腐蝕速度快慢的主要因素之一，特別是在酸性介質影響下，硫化氫對陽極鐵的溶解產生的影響更為劇烈，從斷裂機理角度來看，當硫化氫濃度處于標準之內時，出現韌性斷裂的可能性較大，但是，相隨著濃度逐漸增加，管道韌性斷裂將會朝著脆行方向發展，使得微觀端口出現河流狀，進而影響管道運輸可靠性。

3.2電位

飽和硫化氫溶液盈利腐蝕體系當中，電化學極化會成為腐蝕的重要影響因素之一。當溶液呈現中性時，該體系將會發生陽極溶液溶解型應力腐蝕開裂現象，而陽極極化則不會對斷裂產生不良影響;另外，當溶液呈酸性時，管道會出現斷裂，且陰極極化會提升斷裂速度;當溶液呈現弱堿性時，陽極極化會出現鈍化現象，且隨著電位的升高，鈍化膜也隨之增強，并在管道表面形成腐蝕層。除此之外，流速、表面膜等因素也會影響硫化氫腐蝕。

3.3pH值

介質的pH值對石油管道H2S腐蝕影響很大。碳鋼在含H2S溶液中的腐蝕隨pH值升高而逐漸減弱。在pH值較低時，腐蝕電極主要受陽極溶解過程控制;隨著pH值的升高，硫化物在電極表面出現不連續沉積，電極過程主要受硫化物生長控制，生成的硫化物不足以對電極起到保護作用;在pH值大于7的堿性溶液中，電極表面因氧化膜的生成而呈現鈍化特征。

3.4溫度

溫度升高，電化學腐蝕速度加快。溫度每升高10度，電化學腐蝕速度加快2～4倍。隨著溫度的升高，H2S在水中的溶解度降低，而氫的擴散速度加快。因此，溫度也是影響H2S腐蝕的重要因素。

4避免石油管道硫化氫腐蝕的有效防護對策

4.1結合實際情況，涂抹保護涂層

涂抹保護層作為避免管道腐蝕的有效途徑之一，其不僅能夠有效控制成本，還能夠提高管道防護性能，在工程施工過程中，可以選用耐腐蝕性較強的合金鋼或者貴金屬，如：鈦、鎳等，作為保護層，另外，針對鋼材表面而言，可以選擇熱噴涂AL或者AL系粉芯絲材實現對管道的保護，以此來提升防護效果。

4.2添加緩蝕劑，控制金屬腐蝕

管道長期處于電解質或者潮濕滑環境當中，極易形成水膜腐蝕。針對這一問題，可以添加緩蝕劑，兼顧陽極和陰極反應兩方面，最大程度上減少腐蝕過程中產生的腐蝕電流，進而延長管道使用壽命。另外，從物理角度而言，緩蝕劑發揮積極作用的關鍵在于緩蝕劑與電解質在金屬表面相互作用，進而實現對管道的防護。在具體應用過程中，科學、合理添加緩蝕劑，不僅能夠有效避免硫化氫腐蝕，而且其針對性較強。

4.3嚴把質量關，選擇優質鋼材

材料質量作為管道建設不容忽視的因素之一，滲鋁鋼作為一種新型材料自身具有較好的耐蝕性，能夠更好地適應硫化氫環境，尤其是在高溫影響下，其耐蝕性表現更為明顯，主要是由于該材料能夠通過其自身抵御作用與鋼材的犧牲陽極保護發揮積極作用，進而實現對管道的防護作用。在具體生產過程中，可以通過精煉減少鋼中的非金屬夾雜物，或者連鑄等形式，快速冷卻及電磁攪拌等方式，避免凝固偏析的出現，進而消除氫原子。

4.4制定養護制度，加強腐蝕監測

石油企業在發展過程中，要明確認識到日常養護的重要性，并結合實際情況，制定合理的養護制度，并積極落實責任制，將養護工作落實到每一位員工身上，規范員工工作行為等，實現對腐蝕全過程的監督和控制，并了解和掌握操作數據與腐蝕之間關系的數據信息，加大分析和研究力度，加強對問題的判斷，最大程度上改善腐蝕控制工作，促使石油管道能夠穩定、高效運行，就現階段來看，較為成熟的腐蝕監測技術主要包括電阻法、現性極化、電位法等，在實際監測過程中，要結合實際情況，選擇合理的監測技術，及時發現腐蝕問題，并采取針對行措施加以調整和優化，有效控制腐蝕問題，進而實現對管道的有效防護。

5結論

管道作為石油運輸的重要組成部分，其可靠性直接影響石油企業未來發展。因此，要加強對管道的管理，了解和掌握硫化氫管道腐蝕類型及影響因素，并采取針對性解決措施，加以調整和優化，有效延長管道使用壽命，進而為相關領域發展提供支持，促進國民經濟健康發展。

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