Pour un tube chauffant en titane de grade 7 exposé à 1 000 ppm de sulfure d'hydrogène (H₂S) dans 3 % de NaCl à 80 degrés, comment l'ion sulfure entre-t-il en concurrence avec le chlorure pour les sites de surface et modifie-t-il le potentiel de piqûres de +0.3V à -0,1 V par rapport à Ag/AgCl ?

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 heures à 50-200 heures.

Mécanisme de dépression du potentiel de piqûre induite par les sulfures

Les ions sulfure sont des bases molles et établissent de fortes interactions covalentes avec les atomes de titane à la surface. Ils remplacent l'oxygène et l'hydroxyde absorbés et empêchent ainsi la création d'un film passif de TiO2 stable. Il est recouvert d'un revêtement mixte d'oxy-sulfure avec une conductivité électronique améliorée et une résistance à la corrosion réduite. Pour des potentiels supérieurs à -0,2 V, une rupture locale de ce film se produit et des piqûres commencent.

Concentration de H₂S par rapport au potentiel de piqûre quantitatif

Pour le titane de grade 7, ce qui suit a été confirmé par des tests contrôlés à 80 °C avec différents niveaux de H2S dans 3 % de NaCl : à 0 ppm H 2S, le potentiel de piqûre est compris entre +0.3 et +0.5 V et le temps de piqûre à +0.2 V est > 1 000 heures. Le potentiel de piqûre est de +0.2 à +0.3 V à 10 ppm de H2S, et le temps de piqûre à +0.2 V est de 500 à 1 000 heures. 50 ppm Potentiel H2S : 0,0 à +0.2 V Temps de piqûre : 200 à 500 heures. Le potentiel est de -0,1 à +0.1 V à 100 ppm de H2S et la durée des piqûres est de 100 à 300 heures. Le potentiel est de -0,2 à 0,0 V et le temps de piqûre est de 50 à 150 heures à 500 ppm de H2S. À 1 000 ppm H₂S, le potentiel est de -0,2 à -0,1 V et le temps de piqûre est de 20 à 80 heures.

Guide de tolérance aux sulfures pour les services de chlorure de grade 7

Concentration en H 2 S (ppm) Potentiel de piqûre (V vs. Ag/AgCl) Temps de piqûre en circuit ouvert (heures) Recommandation de service acide<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
Développer une spécification éclairée

Grade 7 titanium is not recommended for sour service with H₂S >50 ppm. Utilisez un alliage de grade 12 ou supérieur. L'ingénieur sélectionne les matériaux acceptables en connaissant la dépression du potentiel de piqûre induit par les sulfures-.