硫化氫（H2S）是一種無色、劇毒、有臭雞蛋氣味的氣體，它的相對分子質(zhì)量為34.08，密度為1.539kg/m3。干燥的硫化氫氣體沒有腐蝕作用，而濕的硫化氫氣體或溶液則具有強裂的腐蝕作用。濕硫化氫產(chǎn)生腐蝕作用的分壓極低僅需350Pa，而油氣開發(fā)過程中的硫化氯濃度遠(yuǎn)超這一數(shù)值，所以鋼在硫化氫介質(zhì)中的腐蝕破壞現(xiàn)象非常明顯，得到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注并進(jìn)行了大量的研究工作。

硫化氫不僅對鋼材具有很強的腐蝕性，而且硫化氫本身還是一種很強的滲氫介質(zhì)，其腐蝕破壞主要由氫引起的，介質(zhì)中的氯離子、氧氣等可以加速參氫過程從而加速腐蝕破壞的進(jìn)程。其腐蝕類型主要有電化學(xué)腐蝕和氫致?lián)p傷兩種類型。

1. 硫化氫電化學(xué)腐蝕過程

在油氣開采中與CO2和O2相比，H2S在水中的溶解度更高，且一量溶于水，便立即電離，使水具有酸性。

H2S   =    HS^-+H⁺

HS^-     =  S2^-+H⁺

電離生成的氫離子是強去極化劑，極易在陰極奪取電子而促進(jìn)陽極鐵的溶解反應(yīng)而導(dǎo)致鋼鐵的全面腐蝕。其電化學(xué)腐蝕過程如下:

陽極反應(yīng)     Fe-2e    =  Fe²⁺

陰極反應(yīng)     2H⁺+2e   =   Had+Had      H₂

陽極反應(yīng)產(chǎn)物   Fe²⁺+S^2－     =    FeS

陽極反應(yīng)生產(chǎn)的FeS通常是一種有缺陷結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，與鋼鐵表面附著力差、易脫落、易氧化、易被氯離子滲透，而且電位較正，于是作為陰極與鋼鐵基體構(gòu)成一個活性微電池繼續(xù)腐蝕基體。

1. 氫損傷

H2S水溶液對鋼材電化學(xué)腐蝕的另一個產(chǎn)物是氫。一般認(rèn)為反應(yīng)生成的氫有兩個去向，一是氫原子間結(jié)合生成分子氫而排出，另一個去向就是吸附于鋼材表面的氫原子因半徑小具有很強的滲透性，可以被鋼材吸收進(jìn)入鋼材內(nèi)部的晶格中，溶于晶格中的氫原子有很強的游離性，在一定條件下引起氫損傷。

在含H2S酸性油氣中，氫損傷主要表現(xiàn)為硫化物應(yīng)力開裂（SSCC）、氫致開裂（HIC）和氫鼓泡（HB）等幾種破壞形式。

A、氫鼓泡（Hydrogen bubbling，HB）

H2S在電化學(xué)腐蝕過程中產(chǎn)生的氫原子具有很強的滲透性，可以向鋼材內(nèi)部滲透，并在晶粒界面、夾雜面、位錯、蝕坑等缺陷部位聚集而結(jié)合成氫分子。氫分子所占據(jù)的空間為氫原子的20倍，于是鋼材內(nèi)部形成很大的內(nèi)壓，使鋼材脆性增加，當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到一定值時就引起界面開裂，形成氫鼓泡。氫鼓泡的發(fā)生并不需要外加應(yīng)力，通常分布平行于鋼析表面。

• 氫致開裂（Hydrogen induced cracking，HIC）

在鋼的內(nèi)部發(fā)生氫鼓泡區(qū)域，當(dāng)氫的壓力繼續(xù)增高，小的HB裂紋趨各于相互連接，形成具有階梯狀特征的裂紋。HIC的發(fā)生也不需要外加應(yīng)力，而鋼中的Mn、S、C、P等夾雜物會增加HIC的敏感性。

C、應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂（stress oriented hydrogen induced cracking，HOHIC）

應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂是在應(yīng)力引導(dǎo)下，使在夾雜物與缺陷處因氫聚集而形成的成排小裂紋沿著垂直于應(yīng)力的方向發(fā)展而形成破壞的現(xiàn)象。SOHIC通常發(fā)生在焊接接頭的熱影響區(qū)及高應(yīng)力集中區(qū)。

D、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂（Sulfide stress corrosion cracking，SSCC）

SSCC是指硫化氫產(chǎn)生的氫原子滲透到鋼材的內(nèi)部并溶解于晶格中，從而導(dǎo)致鋼材的脆性增加，在外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力作用下形成開裂。通常發(fā)生于焊縫與熱影響的高硬度區(qū)。

• 微生物誘導(dǎo)腐蝕（Microbial induced corrosion，MIC）

在含硫化氫的濕環(huán)境中，微生物尤其是硫酸鹽還原菌（SRB）的活動，會使鋼材產(chǎn)生去極化作用，誘發(fā)嚴(yán)重的點蝕，并且會促進(jìn)與氫相關(guān)的HIC及SSCC的發(fā)生。

Fe = Fe²⁺+2e  （陽極過程）

H₂O=H⁺+OH^－（水電離）

H⁺+e  = H     （陰極過程）

SO₄^2－+8H  = S^2－+4H₂O   （細(xì)菌的陰極去極化）

Fe²⁺+ S^2－ =  FeS      （腐蝕產(chǎn)物）

Fe²⁺+2OH^－  = Fe（OH）₂   （腐蝕產(chǎn)物）

總反應(yīng)：4Fe+SO₄^2－+4H₂O =3Fe(OH)₂ +FeS+2OH^－

為了預(yù)防油氣開采過程中硫化氫對鋼材產(chǎn)生的腐蝕作用，科學(xué)界采取了多種技術(shù)措施，如抗硫化氫腐蝕的合金材料、添加緩蝕劑、表面鍍層等等。但是志盛威華唐工認(rèn)為更方便、有效、經(jīng)濟的措施是采用高效的涂層技術(shù)手段?？梢愿鶕?jù)具體工況，選用ZS-711無機防腐涂料、ZS-1033耐HF防腐涂料、ZS-1041煙氣防腐涂料及ZS－1021高溫封閉涂料進(jìn)行防腐涂層設(shè)計。