硫化氢伤害的危害及后果

1.硫化氢对人的危害

硫化氢是一种剧毒、窒息性的酸性气体，是强烈的神经毒物，硫化氢较一氧化碳的毒性大五至六倍，对人体的危害主要有麻痹神经和腐蚀黏膜，一个人对硫化氢的敏感性随其与硫化氢接触次数的增加而减弱，第二次接触就比第一次危险，依此类推。硫化氢被吸入人体后，首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，严重时造成灼伤；其次，刺激神经系统，导致头晕、丧失平衡、呼吸困难、心跳加速，严重时心脏缺氧而死亡。硫化氢进入人体后，将与血液中的溶解氧产生化学反应，当硫化氢浓度极低时将被氧化，对人体威胁不大；而浓度较高时，将夺去血液中的氧使人体器官缺氧而中毒甚至死亡。当人员受硫化氢伤害时，没有办法预测会发生什么样的后果。中毒者有可能突然倒下，在倒地之前由于强烈的肌肉痉挛，使中毒者变得非常僵硬。因此有些中毒者在倒下时受伤，使中毒者难于治疗，并可能会长时间需要某种人工呼吸器来协助和恢复呼吸。

（1）急性中毒

吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘、脸色苍白、肌肉痉挛、瘫痪。当硫化氢浓度达到700ppm以上时，很快失去知觉，几秒钟后就可能出现窒息，呼吸和心跳停止，如果没有外来人员及时采取措施抢救，中毒者一般无法自救，最终由于呼吸和心跳停止而迅速死亡。当遇到硫化氢浓度在2000ppm以上的毒气时，仅吸一口气，就可能死亡，一般很难抢救。

（2）慢性中毒

过多暴露于硫化氢中能毒害呼吸系统的细胞导致死亡。即使在低浓度［15mg/m3（10ppm）～75mg/m3（50ppm）］下，硫化氢也会刺激眼睛和呼吸道。间隔时间短、多次短时低浓度暴露也会刺激眼、鼻、喉，低浓度重复暴露引起的症状常在离开硫化氢环境后的一段时间内消失。即使开始没有出现症状，频繁暴露最终也会引起刺激。

（3）硫化氢中毒机理

硫化氢主要经呼吸道进入人体，经肺部进入血液并与血液中的溶解氧发生化学反应，当硫化氢的浓度极低时它将被氧化，对人体威胁不大。而浓度较高时，将夺去血液中的氧，阻断细胞内呼吸导致全身性缺氧。中枢神经对缺氧最敏感，首先会受到损害，由于中枢神经麻痹，从而使人丧失意识，进而出现全身中毒反应甚至死亡。

硫化氢接触湿润黏膜后与组织中的碱性物质结合成硫化纳，具有腐蚀性，造成眼和呼吸道的损害。

硫化氢经黏膜吸收快，皮肤吸收很慢。但当皮肤出汗时，硫化氢接触汗液并溶解成氢硫酸，对皮肤有一定的刺激作用。

在低浓度下硫化氢带有臭鸡蛋味，通过硫化氢的气味特性能检测到它的存在。但不能依靠气味来警示危险浓度，因为处于高浓度［超过150mg/m3（100ppm）］的硫化氢环境中，人会由于嗅觉神经受到麻痹而快速失去嗅觉。长时间处于低硫化氢浓度的大气中也会使嗅觉灵敏度减弱。另外，有案例表明血液中存在酒精能加剧硫化氢的毒性。

2.硫化氢对金属材料的腐蚀

硫化氢溶于水形成酸性环境，对金属的腐蚀形式有电化学腐蚀，氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两种为主，一般统称为氢脆破坏。氢脆破坏往往造成井下管柱突然断落、地面管汇和仪表爆破、井口装置破坏，甚至发生严重的井喷失控或火灾事故。

（1）电化学腐蚀：也称失重腐蚀。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。这个反应要在有水的条件下才能成立，干燥无水的情况下，硫化氢不产生腐蚀，因为只有在有水的情况下，才有硫离子存在。生成物FexSy是一种疏松的物质，因此这种腐蚀对钢材产生破坏作用。失重腐蚀使钢材产生蚀坑、斑点和大面积脱落，造成设备变薄、穿孔、强度减弱等现象，甚至造成破裂。值得注意的是FeS具有很强的自燃能力，在维修储存含硫化氢物质的大型设备及存放被硫化氢氧化过的铁器的时候，必须做好防FeS自燃的措施。

（2）氢脆破坏：是指化学腐蚀能所产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢或软钢发生氢鼓泡，高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。

（3）硫化物应力腐蚀开裂：是指钢材在足够大外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用下发生的破裂。

图3-3-9　硫化氢造成管材的电化学腐蚀、氢脆破坏

硫化氢在金属表面有水的条件下，先对金属产生失重腐蚀，使金属表面产生斑点、蚀坑，同时也使金属表面的水中产生大量氢原子，氢原子在一般条件下绝大部分会结合成氢分子，但在水中硫化氢和HS-的浓度较大的情况下，大幅度降低了氢原子结合成分子的速度，使金属表面存在一定浓度的氢原子，这些氢原子中的一部分就渗入到金属的内部，在有缺陷的地方聚集起来，结合成氢分子。氢分子所占的空间比氢原子所占的空间要大20多倍，这使金属内部形成巨大内压，即在金属内部形成很大的内应力。如果金属是软钢（20号以下的低碳钢），质地会变硬，表面会出现氢泡。如果是高硬度的钢就会变脆和延展性下降，出现破裂。

硫化物应力腐蚀破裂的五个特征：

①断口平整，不存在塑性变形，像陶瓷断口；(www.xing528.com)

②主要发生在受拉应力时，断口主裂纹与拉力方向垂直；

③硫化氢应力腐蚀破裂多发生在设备使用不久，属于低应力下破裂；

④硫化物应力腐蚀破裂往往是突然性断裂，没有任何先兆；

⑤裂源多发生在应力集中点。

影响硫化氢腐蚀的因素：

影响硫化氢腐蚀金属的因素主要有温度、溶液的PH值、金属自身的性能（金相组织及硬度）。

①温度对硫化氢腐蚀的影响

一般来说，化学反应速度是随温度升高而加快，随温度的降低而变慢，这就是为什么在潮湿、高温环境的金属很快被腐蚀掉的原因。在25℃左右，金属被破坏所用的时间最短，硫化物应力腐蚀最为活跃。温度很低（＜-5℃）时，氢的扩散速度慢，不会有明显的硫化物应力腐蚀，温度很高（＞90℃）时，氢的扩散速度极大，反从钢材中逸出，也不会发生硫化物应力腐蚀。

②溶液PH值的影响

随着溶液PH值降低（酸性增大），腐蚀增加，当PH值＜6时，硫化物应力腐蚀严重，当PH值＞6时，产生一般腐蚀。如果含有硫化氢、二氧化碳的天然气中同时含有微量水，硫化氢及二氧化碳在微量水中将会达到饱和，此时，其酸度达到最大，对钢材的腐蚀速度会大大增加。

③钢材性能的影响

在分析硫化物应力破裂的机理时已知，氢原子渗透到金属内部，特别是在有缺陷、组织不均匀或应力集中处，结合成氢分子，在金属内形成很大的内应力。这使原来比较软的金属变硬，而本来较硬的金属变脆，更易于破裂，一般来说，较硬的钢材容易受硫化物应力腐蚀。

许多碳素钢和低合金钢硫化物应力腐蚀破裂表明，其破裂的敏感性主要取决于钢材的金相组织。通过对钢材合理的处理，可以得到抗硫性能良好的金相组织，硬度相同的钢材，经调质处理得到一种呈均匀球形分布的索氏体金相组织，抗硫化氢性能最好。

焊接件的焊口对硫化氢的应力腐蚀极为敏感，这是因为焊口处的金相组织呈马氏体，缺陷很多，容易聚集氢原子，造成严重的氢脆。

钢材的表面情况对硫化物应力腐蚀也有很大影响。完好的表面可以均匀地分布载荷，避免出现应力集中。受损伤的表面，如机械伤痕等，受伤处就容易成为应力集中点，往往是设备断裂的根源。因此，在硫化氢环境中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。

3.硫化氢对非金属材料的腐蚀

在地面设备、井口装置、井下工具中，都有橡胶、浸油石墨、石棉绳等非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大失去弹性，浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。

4.硫化氢对钻井液的污染

硫化氢会对水基钻井液产生较大的污染，它会使钻井液性能发生很大变化，如密度下降、PH值下降、粘度上升，以至形成流不动的冻胶，颜色变为瓦灰色、墨色和墨绿色。

5.硫化氢排入大气造成的环境污染

硫化氢排入大气很快被氧化成二氧化硫，对人及动植物都会造成伤害。