油气田硫化氢腐蚀浅析
石油开采中产生的硫化氢危害及防护分析
石油开采中产生的硫化氢危害及防护分析（2.长庆油田分公司第五采油厂陕西西安）摘要：硫化氢是一种剧毒危险气体。
空气中极少量的硫化氢会危及人员的生命安全，在油气田建设中不可避免地会发生硫化氢的逸出和泄漏。
在油气田开发生产过程中，必须高度重视硫化氢的防治工作，加强防护材料和设备的配备和监控，定期进行硫化氢培训和应急演练，确保硫化氢泄漏危险不再发生。
生产中需要采用硫化氢脱硫处理工艺，加强硫化氢的检测、培训和保护，确保安全生产和环境保护。
关键词：石油开采，硫化氢，危害，腐蚀，防护前言硫化氢是一种无色气体，在低浓度下有臭鸡蛋味。
比空气重，容易在低洼处积聚。
硫化氢是一种窒息性和刺激性气体。
同时，它也是一种强烈的神经毒性物质，对he膜有明显的刺激作用。
高浓度可直接抑制呼吸中枢，导致窒息和死亡。
接触硫化氢的主要方式是通过呼吸道吸入。
硫化氢很容易粘附在衣服上，并在空气中停留很长时间。
硫化氢危害具有以下显著特点：硫化氢的主要危险是在短时间内意外接触高浓度硫化氢会导致触电死亡。
高浓度的硫化氢会导致嗅觉迅速麻痹。
臭鸡蛋的气味不能用来判断危险场所硫化氢浓度的高低。
近一半的硫化氢致命病例死于救援不合时宜，救援人员在救援过程中没有使用个人防护装备。
1 石油开采中产生的硫化氢危害1.1生产方面的危害金属和非金属材料的腐蚀。
硫化氢溶于水形成弱酸。
金属的腐蚀形式包括电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。
后两种主要是氢脆失效，通常被称为氢脆失效。
氢脆常导致井下管柱突然断裂、地面管汇和仪表爆破、井口装置损坏，甚至发生严重的井喷失控或火灾事故。
氢脆是硫化氢对金属材料最严重的腐蚀。
这种损伤与以下四个因素密切相关：硬度。
钢越硬，对硫化氢腐蚀应力开裂越敏感。
淬火和冷锻后，材料的这些极限可以稍微提高。
腐蚀性环境。
在导致金属断裂的过程中，腐蚀反应是一个非常重要的部分。
这些腐蚀包括酸性细菌和低pH液体环境的作用。
载荷和拉应力越大，硫化氢腐蚀应力开裂的敏感性越大。
有关硫化氢油气田腐蚀及缓蚀剂防护的综述
有关硫化氢油气田腐蚀及缓蚀剂防护的综述摘要：在天然气集输过程中，H2S引起的管线内腐蚀问题普遍存在，往往导致管道发生严重局部减薄，甚至穿孔，引发事故。
同时，指出H2S腐蚀机理复杂，影响因素众多，通常多种因素协同作用,采用缓蚀剂是油田设备防腐的最有效手段之一。
本文概述了油田腐蚀的影响因素、缓蚀剂的类型、缓蚀机理及其缓蚀剂性能影响因素，着重介绍了近几年新型油田缓蚀剂的研究开发，最后提出了油田缓蚀剂的研究发展方向。
关键词:H2S; 内腐蚀; 影响因素; 腐蚀机理；缓蚀剂1 H2S腐蚀产物宏观及微观形貌对管件试样进行轴向剖切，观察内壁面腐蚀产物宏观形貌，如图1所示。
观察发现:试样内壁呈不均匀腐蚀，腐蚀坑呈片状和点状分布，片状腐蚀坑大而浅，点状腐蚀坑小而深。
外层腐蚀产物多呈黑色，极易脱落，而腐蚀坑内产物多呈黄色，覆盖腐蚀坑内表面。
对管件试样腐蚀内壁面取样，观察其内壁面腐蚀产物微观形貌。
2 H2S腐蚀的影响因素H2S腐蚀的影响因素包括环境因素和材料因素。
其中环境因素主要包括H2S分压、CO2分压、介质温度、pH值、矿化度、流速及流动状态等;材料因素包括管材种类，合金元素Cr、Ni、Si、Mo、Cu等的含量，材料覆盖层等。
3 油田缓蚀剂类型根据缓蚀剂中主要缓蚀成分，目前，油田常用的缓蚀剂主要有膦酸盐、锌盐、唑类和炔醇类等，使用最多的是膦酸盐和唑类。
3.1 膦酸盐油气井的水中存在大量的Ca、Mg和Fe等金属离子，并常以碳酸盐、硫酸盐等形式析出，使得管道和设备结垢和腐蚀，严重影响设备的正常使用。
膦酸盐缓蚀剂的种类很较多，但有许多相似之处：一般认为膦酸盐与碳钢作用形成以沉积膜为主的混合膜，在成膜过程中需要一定浓度的二价金属离子参与，常常与阻垢分散剂配合使用，不但具有优良的缓蚀效果，而且具有良好的阻垢效果，且与聚羧酸类阻垢分散剂有良好的协同作用。
3.2 唑类唑类缓蚀剂是通过氮原子吸附成膜，主要分为油溶型和水溶型两类。
浅论油气开发中硫化氢对钢材的腐蚀及对策
浅论油气田开发中硫化氢对钢材的腐蚀及对策摘要本文从材料因素和使用环境因素分析了油气田开发中硫化氢对钢材的腐蚀问题．提出了在实践中钢材从选择材料及其热处理方法、合理选择工艺及设计思路和其它方法防止预防对策进行探讨，以期对油气田生产、科研中对刚才的选择有所参考。
关键词钢材硫化氢防腐蚀对策油气田生产中起腐蚀作用的主要是盐水、硫化氢、二氧化碳和有机酸。
在各种腐蚀介质中硫化氢的腐蚀最为严重，它是造成材料快速破裂的主要原因之一。
本文试从钢材硫化氯腐蚀的因素进行分析并对预防对策进行探讨，以期对油气田生产、科研中对钢材的选择有所参考。
1 钢材硫化氢腐蚀的因素分析1.1材料因素在油气田开发、使用过程中发生的腐蚀类型里面，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响较大，材料因素主要有材料的显微组织、机械性能指标及合金元素等。
l.1.1 材料的机械性能指标一般认为，强度越高的钢材对腐蚀的敏感性越大。
在含硫化物的介质中，屈服点高于630Mpa的钢管由介质引起的性质改变会突然发生破裂，随着拉伸性能的增加，即使硫化氢含量减少到极小的数量，也会引起突然破坏。
在很大的应力作用下，只需有低达千万分之一的硫化氢就足以使抗拉强度为1050Mpa的钢管产生脆性破坏。
同样，在没有一点硫化氢存在的情况下，当二氧化碳的分压力为0．21kg／mm2时，也可以引起脆性状态而使钢材破坏，因此材料强度的提高对硫化物应力腐蚀的敏感性越高，材料的断裂大都出现在硬度大于HRC22(当于HB200)的情况下，因此通常HRC22可能作为判定钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。
1.1.2 材料的显微组织材料的性能是由它内部的组织和相结构决定的。
有些科研人员认为，钢的组织比成分对在硫化物中应力腐蚀开裂的稳定性的影响要大。
组织为马氏体或铁素体的钢在高应力及高的含氢条件下对硫化物中的腐蚀开裂是高度敏感的，尤其是马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂（以下简称SSCC）和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大，严重时即时加上百分之几屈服强度的应力也可能发生断裂。
硫化氢的腐蚀特征和影响因素
B、硬度 要求：硬度小于HRC22，H2S易使原来比较 软的金属变硬，而原来较硬的金属变脆而破 裂，所以，较硬的金属易受H2S的应力腐蚀。
C、存在应力集中和内应力(避免冷加工,减少 残余应力)，冷加工后的钢材不仅使冷变形区 的硬度增大，而且还产生一个很大的残余应 力。
硫化氢的腐蚀特征和影响因素
硫化氢的腐蚀特征和影响因素
• 一、硫化氢的腐蚀特征 硫化氢的腐蚀类型，主要有电化学失重腐蚀、氢脆和
硫化物应力腐蚀破裂。 1、电化学失重腐蚀 • 电化学失重腐蚀实际上是硫化氢在有水的条件
下在金属表面产生的电化学反应。 • 这种腐蚀性的产物硫化铁，是一种有缺陷的结
构，不能阻止氢离子通过。实际上疏松的硫化 铁与钢材接触形成了宏观电池，硫化铁是阴极， 钢材是阳极，一因而加速了电化学腐蚀，这种 腐蚀往往呈现出很深的局部溃疡状腐蚀。使金 属表面形成蚀坑、斑点和大面积脱落，导致管 材或设备壁厚减薄、穿孔、强度减弱、甚至造 成破裂。一般来说电化学失重腐蚀时间要长一 些。
•硫化氢浓 度PPM
硫化氢的腐蚀特征和影响因素
4、钢材自身的影响：
• 硫化氢腐蚀时材料的影响因素最为显著， 影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要 有材料的显微组织、强度、硬度以及合 金元素等等。
硫化氢的腐蚀特征和影响因素
A、金相组织 索氏体中碳化物呈均匀球形分布者，抗H2S腐 蚀好，珠光体的抗硫性能次之,马氏体最差； 焊接处金属组织呈马氏体，缺陷多，易聚集 氢分子，造成严重氢脆。 因此，在H2S环境的钢材设备要尽量避免损伤 表面或对设备进行冷加工，尽量减少残余应 力。
• 对硬度HRC ≤22碳素钢在正常情况下是 安全的，而对冷轧或冷轧半成品则必须 在T ≥620度的温度下回火，使其硬度 HRC ≤22；对焊接或铸造的低合金钢或 中合金钢建议采用退火或淬火后再进行T ≥620度的高温回火。
油井硫化氢产生机理及防治措施
油井硫化氢产生机理及防治措施摘要：油田是石油资源的重要开采地，然而在油田开采过程中，常常伴随着硫化氢的产生。
硫化氢是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，其对人体和环境的危害极大。
因此，在油田开采过程中，必须重视硫化氢的防护工作，保障工作人员的生命安全和环境的健康。
本文分析硫化氢承认产生机理和危害，并提出一些硫化氢的防治措施，希望有所帮助。
关键词：硫化氢；产生机理；危害；防治措施1油田硫化氢产生机理硫化氢（H2S）是一种无色、有毒、有刺激性气体，常见于油田、天然气田等地下油气层中。
油田中的硫化氢主要是由有机硫化合物在高温、高压条件下分解产生的。
油田中的有机硫化合物主要来源于岩石中硫化物和原油中的硫化物。
在地下油气层中，这些有机硫化合物会在高温、高压的条件下发生热解反应，产生硫化氢。
热解反应的具体机理如下：首先，有机硫化合物在高温下发生裂解，生成硫化物离子（S2-）和碳氢化合物。
例如，硫化物离子的生成反应可以表示为：R-SH→R-S-+H+。
其中，R代表有机基团。
随后，硫化物离子进一步裂解，生成硫化氢和碳氢化合物。
这个反应可以表示为：R-S-→H2S+R•其中，R•代表自由基。
此外，油田中的硫化氢还可以通过其他反应途径产生。
例如，油气层中的嗜热硫酸盐还原菌可以利用有机物质作为电子供体，将硫酸盐还原为硫化物离子，再进一步产生硫化氢。
此外，一些硫酸盐还原菌还可以利用氢气和二氧化碳产生硫化氢。
2硫化氢对油田生产的危害2.1硫化氢对人体健康有害高浓度的硫化氢会对人体呼吸系统、中枢神经系统和循环系统产生严重影响。
吸入高浓度的硫化氢会导致呼吸困难、头痛、眩晕、恶心、呕吐等症状。
长期暴露于硫化氢环境中，可能引发气管炎、肺炎、肺纤维化等严重疾病，甚至危及生命。
因此，在油田生产中，必须严格控制硫化氢的浓度，采取有效的防护措施，确保工作人员的安全。
2.2硫化氢对设备和管道的腐蚀性很强油田硫化氢腐蚀机理主要包括物理吸附、化学吸附和电化学腐蚀三个方面。
硫化氢腐蚀的机理及影响因素
硫化氢腐蚀的机理及影响因素作者：安全管理网来源：安全管理网1. H2S腐蚀机理自20世纪50年代以来，含有H2S气体的油气田中，钢在H2S介质中的腐蚀破坏现象即被看成开发过程中的重大安全隐患，各国学者为此进行了大量的研究工作。
虽然现已普遍承认H2S不仅对钢材具有很强的腐蚀性，而且H2S本身还是一种很强的渗氢介质，H2S腐蚀破裂是由氢引起的；但是，关于H2S促进渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态、运行过程以及氢脆本质等至今看法仍不统一。
关于这方面的文献资料虽然不少，但以假说推论占多，而真正的试验依据却仍显不足。
因此，在开发含H2S酸性油气田过程中，为了防止H2S腐蚀，了解H2S腐蚀的基本机理是非常必要的。
(1) 硫化氢电化学腐蚀过程硫化氢(H2S)的相对分子质量为34.08，密度为1.539kg/m3。
硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。
在760mmHg，30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约3580mg/L。
1在油气工业中，含H2S溶液中钢材的各种腐蚀(包括硫化氢腐蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂)已引起了足够重视，并展开了众多的研究。
其中包括Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述；Keddamt等提出的H2S04中铁溶解的反应模型；Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究。
研究表明，阳极反应是铁作为离子铁进入溶液的，而阴极反应，特别是无氧环境中的阴极反应是源于H2S中的H+的还原反应。
总的腐蚀速率随着pH的降低而增加，这归于金属表面硫化铁活性的不同而产生。
Sardisco，Wright和Greco研究了30℃时H2S-C02-H20系统中碳钢的腐蚀，结果表明，在H2S分压低于0.1Pa时，金属表面会形成包括FeS2，FeS，Fe1-X S在内的具有保护性的硫化物膜。
然而，当H2S分压介于0.1～4Pa时，会形成以Fe1-X S为主的包括FeS，FeS2在内的非保护性膜。
硫化氢腐蚀
硫化氢腐蚀
硫化氢腐蚀是指油气管道中含有一定浓度的硫化氢(H2S)和水产生的腐蚀。
硫化氢(H2S)溶于水中后电离呈酸性，使管材受到电化学腐蚀，造成管壁减薄或局部点蚀穿孔。
腐蚀过程中产生的氢原子被钢铁吸收后，在管材冶金缺陷区富集，可能导致钢材脆化，萌生裂纹，导致开裂。
国内外开发含硫化氢(H2S)的酸性油气田的管道和设备曾多次出现突发性的撕裂或脆断、焊接区开裂等事故，多是因为氢致开裂(HIC)和硫化物应力开裂(SSC)引起。
影响硫化氢(H2S)腐蚀的因素有硫化氢浓度、pH值、温度、流速、二氧化碳(C〇2)与氯离子(C1-)的浓度等。
油气田金属设备硫化氢腐蚀行为研究
Ｈｙ ｒ ｇ ｎ Ｓ ｌ ｉ ｅ Ｃｏ ｒ ｓ ｏ ｆ Ｍ ｅ ａ ｄ ｏ ｅ ｕ ｆｄ ｒ ｏ ｉ ｎ ｏ ｔ ｌＥｑｕ ｐ ｅ ｔ ｉ ｌａ ｓ Ｆｉ ｌ ｉ ｍ ｎ ｎ Ｏｉ ｎｄ Ｇａ ｅ ｄ
Ｃｈｅ ｈ ｎｓ ａ Ｗ ａ ｉ ａ Ｗ ａ ｉ ｕ ｎｇ Ｓ ａ ｈ ｎ ｎｇ Ｊ ｎｇ ｎｇ ｎｇ Ｚｈ ｇ ｏ
油气田金属材料H2S腐蚀及影响因素
油气田金属材料H2S腐蚀及影响因素1. H2S腐蚀机理自20世纪50年代以来，含有H2S气体的油气田中，钢在H2S介质中的腐蚀破坏现象即被看成开发过程中的重大安全隐患，各国学者为此进行了大量的研究工作。
虽然现已普遍承认H2S不仅对钢材具有很强的腐蚀性，而且H2S本身还是一种很强的渗氢介质，H2S腐蚀破裂是由氢引起的；但是，关于H2S促进渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态、运行过程以及氢脆本质等至今看法仍不统一。
关于这方面的文献资料虽然不少，但以假说推论占多，而真正的试验依据却仍显不足。
因此，在开发含H2S酸性油气田过程中，为了防止H2S腐蚀，了解H2S腐蚀的基本机理是非常必要的。
(1) 硫化氢电化学腐蚀过程硫化氢(H2S)的相对分子质量为34.08，密度为1.539kg/m3。
硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。
在760mmHg，30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约3580mg/L。
在油气工业中，含H2S溶液中钢材的各种腐蚀(包括硫化氢腐蚀、1应力腐蚀开裂、氢致开裂)已引起了足够重视，并展开了众多的研究。
其中包括Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述；Keddamt等提出的H2S04中铁溶解的反应模型；Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究。
研究表明，阳极反应是铁作为离子铁进入溶液的，而阴极反应，特别是无氧环境中的阴极反应是源于H2S中的H+的还原反应。
总的腐蚀速率随着pH的降低而增加，这归于金属表面硫化铁活性的不同而产生。
Sardisco，Wright和Greco研究了30℃时H2S-C02-H20系统中碳钢的腐蚀，结果表明，在H2S分压低于0.1Pa时，金属表面会形成包括FeS2，FeS，Fe1-X S在内的具有保护性的硫化物膜。
然而，当H2S分压介于0.1～4Pa时，会形成以Fe1-X S为主的包括FeS，FeS2在内的非保护性膜。
油田硫化氢腐蚀机理和防治的研究现状及进展
一
部表面 的 Ｈ 直接参与还原反应 ， 或 Ｈ Ｓ作为 中介 ， 通过 间接
影响 Ｈ 与 阴极 反 应 。
等 。另外 ， 生物体 内的硫 和含硫有 机化合 物
与沉积物一起被埋入 地下 ， 经 过氧化 、 水解 、 细菌降解等 各种
复 杂 的化 学 和 生 化作 用 ， 伴有 Ｈ ＇ Ｓ的生 成 。
中国科技 期 刊数 据库 工 业
油 田硫 化 氢 腐 蚀 机 理 和 防 治 的 研 究 现 状 及 进 展
彭 旭
长 庆油 田超低 渗透 油藏第 四项 目部
摘 要 关键词
甘肃
庆阳 ７ ４ ５ １ ０ ０
大多数油气田开采过程中常伴生硫化氢气体 ， 对设备设施造成严重腐蚀， 并危及人身安全。本文概括总结 成因 腐蚀机理 影响因素 防治对策 ‘
极化控制。第二个理论是 Ｈ Ｓ 一 和Ｈ 与 Ｈ ｓ 都有 可能参加还
原 反 应 。 第 三种 理 论 是 只有 Ｈ 发 生 还 原 反 应 ， 硫 化 物 的 外
浓度的硫酸盐 及含 硫有机 物 ， 在厌 氧条件下 ， 由于 细菌 的作 用， 硫酸 盐被 还 原 或 含硫 有 机 物 被分 解 产 生硫 化 物 ， 例 如
化铁十分致密并且与基本构 造相互结 合 良好 的时候 ， 便 能在
一
定程度上减缓腐蚀 。如果生成 的硫化铁本身并不具 备致 密
特征时 ， 反 而会 导 致 金 属 的 腐 蚀 作用 加快 。此 外 ， 如果 硫 化 物 存在于溶液中亦或是金属基本构 造的表层 时 ， 硫 化 氢 可 以 在
１ ． １ Leabharlann 生物成 因 了硫化氢 的成 因， 讨论分 析了其腐蚀机 理及影 响因素 ， 介绍 了主要 的检测方法 ， 提 出了相应 的安全 防范措施 。
油气井钻井作业硫化氢腐蚀与防护
油气井钻井作业硫化氢腐蚀与防护作者：徐宜山刘梅来源：《科学与财富》2011年第08期[摘要] 含硫油气井钻井开发过程中，由于湿硫化氢的出现，常常会出现钻杆、套管、钻井设备、钻井仪器等腐蚀和损坏。
对钻井过程中硫化氢来源、腐蚀机理、影响因素及防腐措施作了一定的论述。
[关键词] 油气井硫化氢腐蚀防护在油气田开发过程中，硫化氢（H2S）的存在不仅严重威胁着人们的生命安全，而且还会对作业设备、工具造成严重的腐蚀破坏，造成井下管柱突然段落、地面管汇和仪表爆破、井口装置失灵，甚至发生严重的井喷失控或火灾。
研究湿硫化氢环境下钻具腐蚀机理与防护措施意义重大，可为我国高含硫气田的开发提供指导和借鉴。
1、H2S腐蚀环境1.1湿H2S环境的定义有关湿硫化氢环境的定义，在国际上比较权威的规定是由美国腐蚀工程师协会（NACE）提出的。
在NACE的MR0175-2002中提出以酸性气体体系和酸性多相流体系2种情况来细分：①在酸性气体体系中，气体总压≥0.4MPa，并且H2S分压>0.0003MPa。
②酸性多相流体系中，若气体总压≥1.8MPa，并且H2S分压>0.0003MPa；若气体总压0.07MPa或气相H2S含量超过15%。
1.2油气井钻井作业中H2S来源（1）热作用于油气层时，油气中有机硫化物分解，产生硫化氢。
一般硫化氢含量随地层埋深增加而增大。
如井深2600米，硫化氢含量在0.1%—0.5%之间，而井深超过2600米或更深，则硫化氢将超过2~23%，地层温度超过200~250℃，热力学作用将加剧而产生大量硫化氢。
（2）油气中的烃类、有机质与储集层水中的硫酸盐经高温还原作用而产生硫化氢。
（3）通过地层裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的硫化氢上窜而来。
（4）钻井液中某些处理剂高温热分解及钻井液中细菌的作用都可能产生硫化氢。
另外含硫化物的丝扣油高温下也可能产生硫化氢。
1.3H2S对钻井的危害H2S对钻井的危害主要体现在:①剧毒气体，损害人体健康甚至危及生命。
硫化氢腐蚀的机理及影响因素
硫化氢腐蚀的机理及影响因素————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ硫化氢腐蚀的机理及影响因素作者:安全管理网来源：安全管理网１.H2S腐蚀机理自2０世纪50年代以来，含有H2S气体的油气田中,钢在H2S 介质中的腐蚀破坏现象即被看成开发过程中的重大安全隐患，各国学者为此进行了大量的研究工作。
虽然现已普遍承认H2S不仅对钢材具有很强的腐蚀性，而且H２S本身还是一种很强的渗氢介质，Ｈ2S腐蚀破裂是由氢引起的；但是，关于Ｈ2S促进渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态、运行过程以及氢脆本质等至今看法仍不统一。
关于这方面的文献资料虽然不少,但以假说推论占多，而真正的试验依据却仍显不足。
因此,在开发含Ｈ２Ｓ酸性油气田过程中，为了防止H2S腐蚀，了解Ｈ２S腐蚀的基本机理是非常必要的。
(1) 硫化氢电化学腐蚀过程硫化氢(H2Ｓ)的相对分子质量为３４．０8，密度为1.5３9ｋg/m3。
硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。
在760mmHg,30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约3５8０mg/Ｌ。
在油气工业中，含Ｈ2Ｓ溶液中钢材的各种腐蚀（包括硫化氢腐蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂)已引起了足够重视,并展开了众多的研究。
其中包括Armsｔｒong和Ｈeｎderｓon对电极反应分两步进行的理论描述;Keddamt等提出的H2Ｓ0４中铁溶解的反应模型；Ｂai和Ｃonway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究。
研究表明，阳极反应是铁作为离子铁进入溶液的,而阴极反应,特别是无氧环境中的阴极反应是源于Ｈ2S中的H+的还原反应。
总的腐蚀速率随着pH的降低而增加,这归于金属表面硫化铁活性的不同而产生。
Sａrdｉsco，Wrｉgｈt和Ｇｒeco研究了３0℃时H2S-C02－H系统中碳钢的腐蚀,结果表明,在H２S分压低于0.1Ｐa时,金属表面２0会形成包括FeS2,FeＳ,Fe1-X S在内的具有保护性的硫化物膜。
硫化氢腐蚀机理综述
(4) 应力导向氢致开裂(SOHIC)
在应力引导下，夹杂物或缺陷处因氢聚集而 形成的小裂纹叠加，沿着垂直于应力的方向(即钢 板的壁厚方向)发展导致的开裂称为应力导向氢致 开裂。其典型特征是裂纹沿“之”字形扩展。有人 认为,它也是应力腐蚀开裂(SCC)的一种特殊形式。 SOHIC也常发生在焊缝热影响区及其它高应 力集中区，与通常所说的SSCC不同的是SOHIC对 钢中的夹杂物比较敏感。应力集中常为裂纹状缺陷 或应力腐蚀裂纹所引起，据报道，在多个开裂案例 中都曾观测到SSCC和SOHIC并存的情况。
硫（ S）：硫对钢的应力腐蚀开裂稳定性是有害的。 随着硫含量的增加，钢的稳定性急剧恶化，主要原 因是硫化物夹杂是氢的积聚点，使金属形成有缺陷 的组织。同时硫也是吸附氢的促进剂。因此，非金 属夹杂物尤其是硫化物含量的降低、分散化以及球 化均可以提高钢（特别是高强度钢）在引起金属增 氢介质中的稳定性。 磷（ P）：除了形成可引起钢红脆（热脆）和塑性 降低的易熔共晶夹杂物外，还对氢原子重新组合过 程（Had + Had → H2↑）起抑制作用，使金属增氢 效果增加，从而也就会降低钢在酸性的、含硫化氢 介质中的稳定性。
铬(Cr)：一般认为在含硫化氢溶液中使用的钢，含 铬0.5％～13％是完全可行的，因为它们在热处理后 可得到稳定的组织。不论铬含量如何，被试验钢的 稳定性未发现有差异。也有的文献作者认为，含铬 量高时是有利的，认为铬的存在使钢容易钝化。但 应当指出的是，这种效果只有在铬的含量大于 11％ 时才能出现。
钼(Mo)：钼含量≤3％时，对钢在硫化氢介质中的承 载能力的影响不大。 钛 (Ti)：钛对低合金钢应力腐蚀开裂敏感性的影响 也类似于钼。试验证明，在硫化氢介质中，含碳量 低的钢 (0.04％ )加入钛 (0.09％ Ti)，对其稳定性有一 定的改善作用。
油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展
油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展【摘要】油田硫化氢的腐蚀不仅对人们的安全造成威胁和损害，而且开发的过程中，亦会对管道、各种油田开采以及地面造成相当程度的破坏，从而导致一些安全事故的发生，因此，有必要加强对油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究。
【关键词】油田硫化氢，腐蚀机理，防护，现状，发展一、前言油田硫化氢的腐蚀已经对人们的生活造成了一定程度的破坏，如何对油田进行安全且合理的开采，已成为专业人士所重视的课题。
二、油田硫化氢腐蚀概况油气井开发过程中，从钻杆到套管、油管、井口装置、井下工具、输气管道，都存在不同情况的腐蚀。
研究如何安全高效地防止硫化氢腐蚀成为勘探和开发硫化氢气藏的一个重要课题。
1.对金属的腐蚀在绝大多数油田井腐蚀中，产出液含水量及其组成对腐蚀起着决定性作用。
油田开发初期含水率较低，腐蚀并不严重。
但随着含水率的升高，井下管柱的腐蚀变得日益严重。
2.对水泥环的腐蚀硫化氢能破坏水泥石的所有成分，水泥石所有水化产物都呈碱性，硫化氢与水泥石水化产物反应生成CaS、FeS、Al2S3，硫化氢含量大时生成Ca（HS）2，其中FeS、Al2S3等是没有胶结性的物质。
如果水泥环耐硫化氢腐蚀，则可以阻挡硫化氢对套管的腐蚀。
而溶于潮气中的硫化氢腐蚀性更强。
三、防硫化氢完井工艺现状1.选择耐腐蚀材质井下管柱、井下工具以及井口装置,是油井生产的关键设备,若出现腐蚀破坏会危害油井安全生产,不同腐蚀介质对不同材质的腐蚀程度存在很大差异,为了延长设备的使用寿命,保证生产和作业安全,节约成本,需要合理选择材质。
井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质；油套管可选用防硫或既抗硫化氢又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管；井下油管柱包括入井工具的连接,丝扣宜采用金属对金属密封扣。
主要还是应根据油井腐蚀环境,确定合适的管材。
但在耐腐蚀的材质选择上还存在一些不足。
井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质,如使用35CrMo、13Cr、AISI4140(18-22Cr)等或合金钢;油套管可选用防硫或既抗H2S又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管,在管柱结构上,为保证井口安全、减缓套管、油管的腐蚀,一般多采用了封隔器完井。
采油厂集输管道和设备硫化氢腐蚀评估与维护分析
180研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断中国设备工程 2024.04（下）应立即修复。
YS5002井RI =7.9，MI =5.05，该井存在重大结构性缺陷，井的整体结构受损严重，应立即修复；该井影响行车舒适度以及积泥，缺陷慢性积累，需尽快对功能性缺陷进行养护。
5 结语（1）关于检查井的检测技术已较为成熟，但对检查井的缺陷描述和评估方法较为模糊，制定一套适用于我国检查井状况评估的体系迫在眉睫。
（2）结合国内规范对管道缺陷的评分制度，贴合工程实际和缺陷产生原因，将检查项目划分为结构性和功能性2类，共15项缺陷内容，并建立对检查井的评分规则，可最大限度地消除主观判断造成的偏差，为实施决策提供有效参考。
（3）通过计算RI 和MI 可定量的评估检查井结构性缺陷和功能性缺陷修复的急迫性，同时可根据数值进行排名，合理决策修复队伍和布置修复力量，确保建设单位和管养单位制定最佳的资源分配方案。
参考文献：[1]杨雪梅,唐心红.宁波地区城市排水管道现有缺陷评估及防治对策研究[J].给水排水,2021.57(07):102-107．[2]邬星伊,王和平,郑以微．美国《检查井评估与认证程序》简介 [J].给水排水,2013,39(8):104-107．[3]邬星伊.城镇排水检查井评估方法的研究[D]. 广东工业大学,2013:20-21． [4]胡晓健.城市排水管道检测评估与非开挖修复工艺研究 [J].市政技术,2015,33(3):107-114．[5]王海蓝,陈威,王万琼.排水管道缺陷成因分析及修复方案选择[J].净水技术,2023,42(3):136-142.表5 检查井修复决策建议表序号井编号下游管径（mm）井体材质井盖材质井深（m）结构性功能性缺陷深度（m）缺陷名称缺陷等级缺陷深度（m）缺陷名称缺陷等级1WS9022400钢筋混凝土混凝土 2.860井周路面破损20.2防坠装置缺损40井框破损2——0.8～2.2爬梯松动、锈蚀或缺损32YS5002800砖砌体球墨铸铁2.321.8井壁损坏22.32井底沉积22.1渗漏10盖框高差21.92流槽破损4——集输管道和各类设施设备是采油厂生产经营依赖的主要内容。
第二章硫化氢腐蚀与防护剖析
↓ [H] →钢中扩散 其中： Had -----钢表面吸附的氢原子； [H] -----钢中的扩散氢。 阳极反应的产物为：Fe2+ + S2- → FeS ↓
第二章硫化氢腐蚀与防护剖析
6
因此钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就 是硫化亚铁，该产物通常是一种有缺陷的结构，它与 钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且点位较正， 于是作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，对 钢基体继续进行腐蚀。
敏感性变大。有试验结果表明，随着屈服强度的升高，
临界应力和屈服强度的比值下降，即应力腐蚀敏感性增
加。
与强度有密切关系的是硬度，在给定条件下，硬度
低于某值时，不发生断裂。现场破坏事故分析表明，碳
素钢和低合金的硬度越高，越容易在含硫天然气中产生
氢脆和硫化物应力腐蚀破裂。
材料的断裂大多出现在硬度大于HRC22（相当于
第二章硫化氢腐蚀与防护剖析
19
（1）金相组织
许多碳素钢和低合金钢的氢脆和硫化物应力腐蚀
破裂表明，其破裂敏感性，主要决定于钢材的金相组
织。而通过对钢材合理的热处理，可以获得抗硫性能
良好的金相组织。
如果钢材的强度相同，索氏体中碳化物呈均匀球
形分布者（高温调质钢），则抗硫性能最好；珠光体
的抗硫性能次之（正火回火钢或热轧钢）；其他诸如
腐蚀过程中，金属与介质之间有电子传输，腐蚀 结果使金属表面形成蚀坑、斑点和大面积腐蚀剥落、 剥脱等现象。造成设备减薄、穿孔、甚至引起爆破。
如某输气管线使用16MnФ630×8毫米螺旋焊接管， 由于管内低凹处积水，形成电化学失重腐蚀，造成两 次爆破事故。其中一次通气仅八个月就使8毫米厚的管 壁减薄为0.5毫米，引起爆破。
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油气田硫化氢腐蚀浅析
摘要：在油气田生产运输的过程中，H2S会对管线设备等金属材料造成严重的腐蚀，从而导致管线设备的磨损和报废，造成重大的经济损失。
此外，由于管线设备受到严重腐蚀而使H2S泄漏，容易引起人员伤亡。
本文从油气田硫化氢腐蚀现状出发，对硫化氢腐蚀机理及防护进行浅析。
关键词：硫化氢腐蚀机理影响因素防腐
1.硫化氢腐蚀机理研究
国外包括Keddamt等建立的H2S水中铁溶解的反应模型;Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述; Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究；Sardiseo，Wright和Greeo研究了30℃时H2S—CO2—H2O系统中中碳钢的腐蚀，说明了H2S在两种分压下金属表面形成的不同硫化物膜及腐蚀速率随H2S浓度和溶液pH的影响。
Hausler 等人研究表明腐蚀中的速率控制步骤是通过硫化物膜的电荷的传递。
Ramanarayanan和Smith研究了4130钢在220℃含Cl-的饱和H2S溶液中的腐蚀，发现生成以Fe1-xS为主的硫化物膜，总的腐蚀速率控制步骤是铁离子通过不断增长的Fe1-xS膜，最终硫化物膜增长与溶解速率达到稳定。
Sardiseo和pitts观察到溶液在不同pH时金属表面形成了不同的硫化物膜。
Petelotetal研究表明了金属浸入含H2S溶液中硫化铁膜的增长随时间变化的情况。
另外Tewari和Campbell也有类似的研究。
Iofa等提出了H2S溶液中铁的腐蚀反应式依次为化学吸附反应(l.1式)和阳极放电反应(1.2式)。
Fe+H2S+H2O→FeSH-ads+H3O+ (1.1) FeSH-ads →FeSH-ads +2e- (1.2)
Shoesmith则给出了FeSH-ads+继反应(1.2)后的不同转变情况：
FeSH-ads →FeS+H+ (1.3) FeSH-ads +H3O+→Fe+2+H2S+H2O (l.4)
H.Maetal得出H2S抑制腐蚀的反应式：Fe+H2S+H2→FeSH-ads +H3O+ (1.5)
FeSH-ads →FeSHads +e - (1.6) FeSHads →FeSH++e -(1.7)
Bolmer认为在H2S环境中阴极反应机理为: 2H2S+2e→H2+2HS- (1.8)
在国内张学元先生研究硫化氢腐蚀机理反应式：
H2S→H++HS- (1.9) HS-→H++S2- (1.10)
2.硫化氢腐蚀的影响因素
影响H2S腐蚀的因素主要可分为材料因素、环境因素。
材料因素包括钢材的显微组织及其化学成分(主要是合金元素)，机械性能等；环境因素主要包括:温度、气体分压、溶液介质的化学性质、流速、溶液的pH值、钢铁表面膜与结垢状况及受力情况等。
2.1温度的影响。
溶液H2S介质温度对反应速度和腐蚀产物膜的保护性都有很大的影响。
当温度在110～200℃时腐蚀速率较小，随后随温度升高，腐蚀速率增大。
Das认为无水H2S在250℃以下腐蚀性较弱;在湿的H2S介质中，温度在100～160℃时能生成保护性较好的Fe1-xS和FeS2膜。
2.2H2S的浓度。
随着H2S浓度的增加,硫化物破裂的临界应力降低;较高的硫化氢浓度会产生较大的均匀腐蚀速率。
2.3 H2S水溶液的pH值。
总体而言随pH的增加，钢材发生硫化物应力腐蚀的敏感性下降，pH≤6时，硫化物应力腐蚀很严重；6＜pH≤9时，硫化物应力腐蚀敏感性开始显著下降，但达到断裂所需的时间仍然很短；pH＞9时，就很少发生硫化物应力腐蚀破坏。
2.4气体流速。
研究认为在我国的大部分油气田,当气体流速高于10m/s?时缓蚀剂就不再起作用。
因此,气体流速增加，腐蚀速率提高。
如果腐蚀介质中有固体颗粒,则在较高气体流速下将加剧冲刷腐蚀,因而必须控制气体流速的上限;但是,如果气体流速低,也可造成设备底部积液而发生水线腐蚀、垢下腐蚀等,故规定气体的流速应大于3m/s。
2.5腐蚀时间。
在H2S溶液中,碳钢初始腐蚀速率约为0.7mm/a。
随着时间延长,腐蚀速率逐渐下降,2000h 后趋于平衡,约为0.01mm/a。
3.油气田腐蚀防护技术
3.1选用抗硫化氢材料。
耐硫化氢腐蚀合金钢的应用是防止硫化氢腐蚀、提高油气田开采寿命的可靠方法之一。
提高钢材本身的抗腐蚀性能来防止硫化氢腐蚀是最安全、简便的有效途径,主要机理是在钢材中加入金属铬和镍等元素材料。
铬和镍均是提高合金钢耐硫化氢腐蚀的重要元素，现在世界上许多国家镍储量紧缺。
为了节省镍,用锰和氮取代不锈钢中的部分镍。
3.2添加缓蚀剂。
针对硫化氢的腐蚀性能，国内外研究人员研制了多种防止硫化氢腐蚀的缓蚀剂。
例如，1987年，苏联气体科学研究设计院研制的缓蚀剂可用于含硫化氢、二氧化碳和有机酸的油气井设备防腐；美国采用IMCO Service 公司研制的以铬酸锌为基础的缓蚀剂来防止钻杆和套管腐蚀，该缓蚀剂能溶于水，并能在各种介质(含有少量硫化氢和水)中提高金属的抗腐蚀性。
1995年，江汉石油学院开展了一系列室内实验，研制了一种既能减缓酸化过程中盐酸造成的腐蚀，又能抑制硫化氢给设备带来腐蚀损坏的腐蚀抑制剂HSJ-1。
3.3其它方法。
镀上金属保护层：如近年来俄罗斯和乌克兰一些工厂采用工业试验的油管镀锌工艺，可以保证获得主要由铁锌δ1相构成的镀层。
铁锌δ1相是一种铁质量含量为7%～11.5%的金属间化合物，其显微硬度为45.4～47.1MPa。
相结构通常为柱状，但也有无明显组织带。
大庆等一些油田都应用了Ni-P合金化学镀层油管,取得了一定的防腐效果，降低了生产成本。
起到了很好的防腐蚀效果。
还有添加除硫剂；控制溶液的pH值；采用保护器保护；阴极保护等方法。