内容发布更新时间 : 2024/5/4 8:21:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2. 气-液两相湿H2S环境下溶液的热力学模型

从热力学角度看，H2S在水中的溶解度时放热反应，因而随着温度的升高溶解度降低，在压力不变的情况下满足：

式中CH2S——在H2S在水溶液中的溶解度； C0——常数； △H——溶解热；

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R——气体常数。

根据Henry定律，稀溶液浓度： CH2S=pH2S/k

式中k——Henry常数，lnk=-6517/T+0.2111lnT-0.0104T+25.24 pH2S——气体H2S中的分压，为H2S气体分数与环境压力的乘积。 H2S在水溶液中以一级电离为主，H2S=HS-+H+；则有： [HS-]·[H+]=k1×CH2S

式中k1是化学反应常数。所以溶液中的HS-和H+浓度主要与温度、气相中H2S分压有着密切的关系。以上分析在溶液和薄液情况下均适用。

3. 含H2S酸性油气田腐蚀破坏类型

在油气田的勘探开发过程中，伴生气中的H2S来源主要是地层中存在的或钻井过程中钻井液热分解形成H2S，以及油气井中存在的硫酸盐还原菌不断释放出H2S气体。除了含H2S外，通常还有水、CO2、盐类、残酸以及开采过程进入的氧等腐蚀性杂质，所以它比单一的H2S水溶液的腐蚀性要强得多。油气田设施因H2S引起的腐蚀

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破坏主要表现有如下类型。

(1) 均匀腐蚀

这类腐蚀破坏主要表现为局部壁厚减薄、蚀坑或穿孔，它是H2S腐蚀过程阳极铁溶解的结果。

(2) 局部腐蚀

在湿H2S条件下，H2S对钢材的局部腐蚀是石油天然气开发中最危险的腐蚀。局部腐蚀包括点蚀、蚀坑及局部剥落形成的台地侵蚀、氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、氯化物应力分离腐蚀开裂及微生物诱导腐蚀(MIC)等形式的破坏。

① 点蚀是指在H2S环境中，均匀腐蚀形成的FeS鳞皮与基体Fe形成电极对，这主要是由于具有半保护性的FeS膜自身对基体覆着不完整造成的，这种电极对会对钢材形成镀点腐蚀，严重时会导致穿孔，这主要是腐蚀过程中钢基体形成镀点处腐蚀介质pH降低造成的。

② 蚀坑及台地侵蚀 是指点腐蚀发展到较大区域，形成的肉眼可以看到的材料表面的腐蚀坑，台地侵蚀是成片的点腐蚀连成片，出现局部腐蚀加快形成的较大面积的腐蚀台阶状的表面形貌。

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③ 氢致开裂(HIC) 在对低合金高强度钢在湿硫化氢环境中开裂机理的研究基础上，目前一般认为湿硫化氢引起的氢致开裂有以下四种形式。

a. 氢鼓泡(HB) 钢材在硫化氢腐蚀过程中，表面的水分子中产生大量氢原子，析出的氢原子向钢材内部渗入，在缺陷部位(如杂质、夹杂界面、位错、蚀坑>聚集，结合成氢分子。氢分子所占据的空间为氢原子的20倍，于是使钢材内部形成很大的内压，即钢材内部产生很大的内应力，使钢材的脆性增加，当内部压力达到103～104MPa(104～105atm)就引起界面开裂，形成氢鼓泡。氢鼓泡常发生于钢中夹杂物与其他的冶金不连续处，其分布平行于钢板表面。氢鼓泡的发生并不需要外加应力。

b. 氢致开裂(HIC) 在钢的内部发生氢鼓泡区域，当氢的压力继续增高时，小的鼓泡裂纹趋向于相互连接，形成有阶梯状特征的氢致开裂。钢中MnS夹杂的带状分布增加HIC的敏感性，HIC的发生也不需要外加应力。

c. 应力导向氢致开裂(SOHIC) 应力导向氢致开裂是在应力引导下，使在夹杂物与缺陷处因氢聚集而形成的成排的小裂纹沿着垂直于应力的方向发展，即向压力容器与管道的壁厚方向拳展。SOHIC常发生在焊接接头的热影响区及高应力集中区。应力集中常为裂纹状

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缺陷或应力腐蚀裂纹所引起。

④ 硫化物应力腐蚀开裂(SSCC) 硫化氢产生的氢原子渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致脆性，在外加拉应力或残余应力作用下形成开裂。SSCC通常发生于焊缝与热影响区的高硬度区。

⑤ 氯化物应力腐蚀开裂 这种开裂由氯离子诱发产生，硫离子的存在对氯离子有促进作用，加速金属的腐蚀。

⑥ 微生物诱导腐蚀(MIC) 在含H2S的湿环境中，微生物尤其是硫酸盐厌氧还原菌的活动，会促使钢材产生阳极极化，会诱发严重的点蚀，且会促进与氢相关的氢致开裂及含硫化物的应力腐蚀发生(SSCC)。

4. H2S腐蚀的影响因素 (1) 均匀腐蚀

① 腐蚀破坏的特点含H2S酸性油气田使用的钢材绝大部分是碳钢和低合金钢。于是在酸性油气系统的腐蚀中，H2S除作为阳极过程的催化剂，促进铁离子的溶解，加速钢材质量损失外，同时还为腐蚀产物提供S2-，在钢表面生成硫化铁腐蚀产物膜。对钢铁而言，硫化铁为阴极，它在钢表面沉积，并与钢表面构成电偶，使钢表面继

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