Hydrogen Sulfide Corrosion Mechanism
硫化氢腐蚀机理
夫硫氢化腐者,于诸物之损,久为世所重。其理之究,关乎工用之安危、器物之寿夭。
硫化氢之性
硫化氢者,气也,色无而臭如腐卵,具毒且可燃。其于水中,能渐离解,生氢离子与硫氢根离子。此离解之态,为腐蚀之基始。
电化学腐蚀之理
1. **阳极反应**:当金属遇硫化氢之境,金属原子易失电子,成金属离子而溶入介质。以铁为例,铁原子(Fe)失二电子,成亚铁离子(Fe²⁺),此过程即阳极之氧化反应。其反应式为:Fe - 2e⁻ → Fe²⁺ 。
2. **阴极反应**:硫化氢于水所生之氢离子,在阴极处得电子,化为氢原子。氢原子或两两结合为氢分子逸出,或渗入金属晶格之内。若氢离子(H⁺)得电子,其反应式为:2H⁺ + 2e⁻ → H₂ ;若渗入金属晶格,此氢原子之态活泼,为后续腐蚀之隐患。
氢损伤之形
1. **氢鼓泡**:渗入金属之氢原子,于晶格缺陷、夹杂等处,易结合为氢分子。氢分子积于一处,生巨大内压,致金属表面鼓泡。此鼓泡之起,损金属之表,亦弱其结构之坚。
2. **氢致开裂**:当氢在金属内聚积,达一定程度,金属内部应力大增。加之材料本身之应力,二者相叠,使金属沿晶界或穿晶而生裂纹,裂纹渐扩,终致金属开裂,其害甚巨。
3. **硫化物应力腐蚀开裂**:于拉应力并存之境,硫化氢所生之氢原子渗入金属,与应力协同,加速裂纹之萌与扩。此腐蚀开裂,常突发且无预兆,于化工、油气等业,为极大之险。
影响因素
1. **硫化氢浓度**:浓度愈高,离解之氢离子与硫氢根离子愈多,腐蚀速率愈快。然当浓度达某值后,腐蚀速率之增渐缓。
2. **温度**:适度升温,反应速率加快,因分子运动加剧。但过高温度,硫化氢逸出,腐蚀速率或降。
3. **溶液pH值**:pH值升,氢离子浓度降,阴极析氢反应受抑,腐蚀速率亦减。
知硫化氢腐蚀之机理,可为防腐蚀之策定基,以保工器之安、工业之畅。
夫硫氢化腐者,于诸物之损,久为世所重。其理之究,关乎工用之安危、器物之寿夭。
硫化氢之性
硫化氢者,气也,色无而臭如腐卵,具毒且可燃。其于水中,能渐离解,生氢离子与硫氢根离子。此离解之态,为腐蚀之基始。
电化学腐蚀之理
1. **阳极反应**:当金属遇硫化氢之境,金属原子易失电子,成金属离子而溶入介质。以铁为例,铁原子(Fe)失二电子,成亚铁离子(Fe²⁺),此过程即阳极之氧化反应。其反应式为:Fe - 2e⁻ → Fe²⁺ 。
2. **阴极反应**:硫化氢于水所生之氢离子,在阴极处得电子,化为氢原子。氢原子或两两结合为氢分子逸出,或渗入金属晶格之内。若氢离子(H⁺)得电子,其反应式为:2H⁺ + 2e⁻ → H₂ ;若渗入金属晶格,此氢原子之态活泼,为后续腐蚀之隐患。
氢损伤之形
1. **氢鼓泡**:渗入金属之氢原子,于晶格缺陷、夹杂等处,易结合为氢分子。氢分子积于一处,生巨大内压,致金属表面鼓泡。此鼓泡之起,损金属之表,亦弱其结构之坚。
2. **氢致开裂**:当氢在金属内聚积,达一定程度,金属内部应力大增。加之材料本身之应力,二者相叠,使金属沿晶界或穿晶而生裂纹,裂纹渐扩,终致金属开裂,其害甚巨。
3. **硫化物应力腐蚀开裂**:于拉应力并存之境,硫化氢所生之氢原子渗入金属,与应力协同,加速裂纹之萌与扩。此腐蚀开裂,常突发且无预兆,于化工、油气等业,为极大之险。
影响因素
1. **硫化氢浓度**:浓度愈高,离解之氢离子与硫氢根离子愈多,腐蚀速率愈快。然当浓度达某值后,腐蚀速率之增渐缓。
2. **温度**:适度升温,反应速率加快,因分子运动加剧。但过高温度,硫化氢逸出,腐蚀速率或降。
3. **溶液pH值**:pH值升,氢离子浓度降,阴极析氢反应受抑,腐蚀速率亦减。
知硫化氢腐蚀之机理,可为防腐蚀之策定基,以保工器之安、工业之畅。
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