1、概述
我国已开发的大多数油气田都含有硫化氢这--腐蚀性气体，其化学活性极大，易于金属或非金属互相作用，并对金属材料极易产生电化学失重腐蚀和氢脆破坏，造成管柱断落、井口装置失灵等，有时会引发严重的井喷失控或火灾事故等。2006年7月25日毛坝四井在钻至井深3941米时发生卡钻，随后在排解卡液时发生溢流，关井- -小时，井简的硫化氢造成钻具在2000米处氢脆断裂，落鱼长度2880米。经31次打捞后还有落鱼226米，最终只好填井侧钻，造成了巨.大的经济损失。
近几十年来，硫化氢所造成的腐蚀问题越来越引起人们的关注。由于其对井下设备的氢脆破坏和应力腐蚀破裂多发生在设备开始使用期，甚至在没有任何先兆下，设备管线、仪表等在几分钟或几个月内就可能产生突然爆破，造成严重的井下事故，所以研究硫化氢腐蚀机理及其影响因素对于安全有效地防止硫化氢腐蚀有十分重要的意义。
2、硫化氢腐蚀机理及影响因素
2.1硫化氢的腐蚀机理
干燥的HS对金属材料无腐蚀破坏作用，HS只有溶解在水中才具有腐蚀性。HS很易溶解于水，一旦溶解便立即电离且呈酸性。H2S 在水中的离解反应为: HS- >H'HS，HS->H"+S*，铁在H2S 的水溶液中的电化学反应:阳极: Fe- ->Fe* +2e^，阴极: 2H"+2e 一>Had+Had- ->H， 阳极产物:Fe*+s*->FeS.
H2S离解产物HS、s'吸附在金属的表面，形成吸附复合物离子Fe (HS) -，吸附的HS、S-使金属的电位移向负值,促进阴极放氢的加速，而氢离子为强去极化剂，易在阴极得到电子，同时使铁原子间金属键的强度大大削弱，进- - 步促进阳极溶解而使钢铁腐蚀。
腐蚀产物主要有FeS。、Fe:S、 FeSz 和FeS,生成何种腐蚀产物取决于pH值、HS浓度等参数。当HLS浓度较低或温度较高时，生成致密的FeS， 该膜能够阻止铁离子通过，可显著降低金属的腐蚀速率，甚至可使金属达到近钝化状态;但如果浓度很高或温度较低时，则生成黑色疏松分层状或粉末状的硫化铁膜，该膜不但不能阻止铁离子通过，反而与钢铁形成宏观原电池，加速金属腐蚀。
电化学腐蚀产生的氢另一个去向就是由于原子半径极小获得足够的能量后变成扩散氢[H]，渗透到钢材内部的夹杂物处或晶格与夹杂物的交界处，并聚集起来形成一定的压力。经过一段时间的积累会使接触它的金属管道和设备内壁的断面上产生平行于金属轧制方向的梯状裂纹，从而导致材料变脆，形成层状裂纹，影响到管材和设备的安全性。由.上述反应过程可知，湿HS的腐蚀分为:均匀腐蚀和局部腐蚀。局部腐蚀包括:氢鼓泡(HB)、 氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和应力导向氢致开裂(S0HIC)。
2.2硫化氢腐蚀的影响因素”
2.2.1材料因素
1)金相组织。化学成分对钢材抗硫性能的影响是通过它们对金相组织的影响而表现出来的。冷加工和焊接能够使钢材产生异常金相组织和残余应力，增强对SSCC的敏感性，降低抗硫性能。不均匀的金相组织会促进电化学失重腐蚀。
2)化学组成。对钢材而言，由于氢易向MnS/a-Fe界面处析出，所以钢中的s、Mn的含量过高对抗硫化氢应力腐蚀不利。为了防止氢致开裂，减少硫含量不仅可减少MnS的数量，而且可使MnS的形态趋于球形，从而减少氢致开裂的形成。
3)硬度和强度。硬度是钢材对硫化物应力腐蚀破裂敏感性的重要指标。钢的强度越高，其硬度可能越大。通常硬度越高的钢材对SSCC的敏感性越高。
2.2.2环境因素
1)浓度。随着天然气中硫化氢浓度增加(在一-定浓度范围内)，硫化氢应力腐蚀和电化学腐蚀速度迅速增大，但应有一个上限浓度，超过此浓度后就不再影响腐蚀速度。
2)温度。温度对SSCC的影响存在--个发生的敏感温度,该温度随环境介质而变化。温度太高，氢易逸出，敏感材料发生SSCC趋势下降。温度太低，扩散慢，氢来不及随缺陷转移。这两个相反的趋势形成了发生SSCC 的最敏感温度。越过这一温度后，SSCC敏感性随着温度的升高而降低。
3) pH值。随着pH值升高，金属材料发生SSCC的敏感性降低，这显然与钢材吸氢量有关。一般说来，pH值在2-4时，腐蚀敏感性最高; pH 值升高，腐蚀敏感性降低。通常在pH≥6的情况下，钢材不会发生SSCC和HIC,只有在其他有害杂质的作用下才可能发生。
4)压力。压力增高，HS分压增加，它们在溶液中溶解度加大，电化学腐蚀速度增加。同时压力增高，氢原子向金属渗入的速度也增大。这就从两个方面促进了氢脆和硫化物应力腐蚀。
5)流速。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，气体流速较高，腐蚀速率往往也较高。
除以上因素外，H2S的腐蚀还受到其他腐蚀介质(如氯离子)、管道的表面质量、材料的强度及碳当量、材料的硫、磷含量等因素的影响。
3、结论
油气田中硫化氢腐蚀现象的存在，常常给钻井作业带来一系列的复杂问题，造成井下管柱突然断落、地面管汇和仪表爆破、井口装置失灵等，有时甚至会引发严重的井喷失控或火灾事故等。所以了解硫化氢的腐蚀机理和影响因素对于做好硫化氢腐蚀的防护工作尤为关键。其腐蚀过程可分为两方面:均匀腐蚀和局部腐蚀。局部腐蚀包括:氢鼓泡(HB)、氢致开裂(HIC)、 应力腐蚀开裂(SSCC) 和应力导向氢致开裂(S0HIC)。腐蚀影响包括:材料因素( 金相组织、化学组成、硬度和强度等)，环境因素(浓度、温度、pH值、压力、流速等)等多种因素交互作用。