グレード 7 チタン ヒーター チューブを 80 度、3% NaCl 中の 1,000 ppm の硫化水素 (H₂S) に曝露した場合、硫化物イオンは表面部位について塩化物とどのように競合し、孔食電位は Ag/AgCl に対して +0.3V から -0.1V に変化しますか?

The pitting potential for Grade 7 titanium in 3% NaCl at 80°C is +0.3 to +0.5 V vs. Ag/AgCl. Adding 1000 ppm hydrogen sulfide (H 2 S) lowers the pitting potential to -0.2 to 0.0 V. The negative shift of 400-500 mV is associated with the stronger adsorption of sulfide ions (S 2- ) on the titanium surface than chloride ions. The adsorbed sulfide produces a titanium sulfide (TiS) layer which is less protective than TiO2. Pitting initiates at much lower potentials and the time to pitting is reduced from >1,000時間から50～200時間。

硫化物による孔食電位低下のメカニズム

硫化物イオンは柔らかい塩基であり、チタン表面原子と強い共有結合相互作用を形成します。これらは吸収された酸素と水酸化物を置き換えるため、安定した TiO2 不動態皮膜の生成を妨げます。電子伝導性を高め、耐食性を低下させた混合酸-硫化物コーティングでコーティングされています。 -0.2 V を超えるプラスの電位では、この膜の局所的な破壊が発生し、孔食が始まります。

H₂S 濃度と定量的孔食電位の関係

グレード 7 チタンの場合、3% NaCl 中でさまざまな H2S レベルを使用した 80℃ での管理されたテストから次のことが確認されました。0 ppm H2S では、孔食電位は +0.3 ～ +0.5 V の範囲にあり、+0.2 V で孔食までの時間は > 1000 時間です。孔食電位は 10 ppm H2S で +0.2 ～ +0.3 V、+0.2 V での孔食までの時間は 500 ～ 1,000 時間です。. 50 ppm H2S 電位: 0.0 ～ +0.2 V 孔食までの時間: 200 ～ 500 時間。電位は 100 ppm H2S で -0.1 ～ +0.1 V で、孔食までの期間は 100 ～ 300 時間です。電位は -0.2 ～ 0.0 V、孔食までの時間は 500 ppm H2S で 50 ～ 150 時間です。 1,000 ppm H2S では、電位は -0.2 ～ -0.1 V で、孔食までの時間は 20 ～ 80 時間です。

グレード 7 塩化物サービス硫化物耐性ガイド

H 2 S 濃度 (ppm) 孔食電位 (V 対 Ag/AgCl) 開回路での孔食時間 (時間) サワーサービスの推奨事項<10 >+0.2 >1,000 Yes 10-50 0.0 to +0.2 300-1,000 Limited 50-200 -0.1 to +0.1 100-500>200 <100 <-0.1Not advised
情報に基づいた仕様の開発

Grade 7 titanium is not recommended for sour service with H₂S >50ppm。グレード12以上の合金を使用してください。エンジニアは、硫化物-によって引き起こされる孔食の可能性の低下を知ることで、許容可能な材料を選択します。