Dependence of the rate of corrosion and hydrogen diffusion of 09Mn2Si steel on the concentration of hydrogen sulphide in chloride-acetate environments

Abstract

Досліджено швидкість корозії електрохімічним і гравіметричним методами та дифузію водню методом Деванатхана-Стахурського сталі 09Г2С у хлоридно-ацетатних середовищах з різною концентрацією сірководню. Встановлено, що зі зростанням концентрації сірководню у хлорид-ацетатному середовищі до ~100, 1000 мг/дм3 та ~2800 мг/дм3 швидкість корозії сталі 09Г2С зростає в ~1,48; 1,58 та ~1,64 раза за 24 год експозиції. За 720 год вона збільшується в ~1,8 та ~3,3 раза за його концентрації ~1000 мг/дм3 та насиченням відповідно, натомість за ~100 мг/дм3 вона знижується в ~1,8 раза. Це зумовлено формуванням суцільних сульфідних плівок на поверхні сталі. Електрохімічними дослідженнями показано, що за насичення сірководнем розчину 5% NaCl + 0,5% CH3COOH на початку експозиції за 1 год швидкість корозії сталі 09Г2С зростає у ~4,0 раза та контролюється катодним процесом. Збільшення концентрації сірководню від 0 до 1,5 г/дм3 супроводжується зміщенням потенціалів корозії в область від’ємніших значень: від -0,58 до -0,64 В і зростанням швидкості корозії від 0,072 до 0,172 мА/см2. У всіх випадках корозія зразків перетікає за катодного контролю. Показано, що об’ємна кількість водню в сталі 09Г2С зростає лінійно зі збільшенням вмісту H2S розчині від 100; 500; 1500 та 2800 мг/дм3 в 1,2; 1,5; 1,9 та 2,5 раза відповідно та не залежить від товщини мембрани. Дифузія водню натомість підвищується від 0,9·10-6 до 2,7 10-6 см2/с зі зростанням товщини від 0,75 до 1,50 мм і не залежить від вмісту H2S, а незначний її розподіл за товщиною мембрани 8,2 10-7 - 8,9 10-7, 1,3 10-7 - 1,6 10-7 та 2,4 10-7 - 2,7 10-7 cm2c-1 пов’язаний зі нерівномірним розподілом катодних та анодних ділянок на вхідній стороні мембрани внаслідок утворення сульфідних плівок на поверхні мембрани, що призводить до зростання максимуму анодного струмів та подальшу зміну характеру анодних кривих, а саме, їх зменшення з часом та зростання з підвищенням концентрації сірководню у розчині на відміну за рівномірної катодної поляризації поверхні мембрани для традиційного вимірювання дифузії водню методом Деванатхана-Стахурського.

It is found that with increasing concentration of hydrogen sulphide (H2S) to 100, 1000 and 2800 mg/dm3 (H2Ssat) the corrosion rate (C) of steel 09Mn2Si increases by ~1,48; 1,58 and ~1,64 times in 24 hours of exposure, however, in 720 h, it increases by ~1,8 and ~3,3 times at its concentration of 1000 mg/dm3 and saturation, while at 100 mg/dm3 C decreases by 1,8 times, which is due to the formation of continuous sulphide films. It is shown that the volume amount of hydrogen in 09Mn2Si steel increases with the increase of H2S content of the solution from 100; 500; 1500 and 2800 mg/dm3 in 1,2; 1,5; 1,9 and 2,5 times. Hydrogen diffusion increases from 0.9·10-6 to 2.7·10-6 cm2/s with the increase of membrane thickness from 0,75 to 1,50 mm and does not depend on the H2S content.