本文针对油气开采过程中元素硫对开采设备的腐蚀问题,采用实验与理论计算相结合的方法研究元素硫对碳钢的腐蚀机理。　　腐蚀实验部分采用油套管P110碳钢作为研究材料,溶液采用普光工况模拟水,温度为30℃、50℃和90℃。实验结果表明:随着温度的升高,腐蚀速率变大,腐蚀产物变疏松且易脱落,腐蚀产物由富硫的硫铁化物向贫硫的硫铁化物转变。电化学实验结果表明:硫的加入增大了自腐蚀电流密度,并且硫参加了电极的阴极反应,起到阴极去极化剂的作用,使整个电极反应速度变快,加大了腐蚀速率。　　为了进一步揭示硫对碳钢的腐蚀机制,应用第一性原理的方法分别模拟研究了单独S在Fe表面的吸附以及S与H2O在Fe表面共吸附时,Fe表面的几何和电子结构变化。　　单独S吸附结果表明:S的稳定吸附位置是在穴位。S的吸附使Fe表面产生了弛豫和重构,最外层Fe原子失去更多的电子,带正电荷,而S得到电子,带负电荷。同时S的吸附也激发了Fe的内层轨道上的电子,使其变得更加活泼。　　S与H2O共吸附结果表明:S的稳定吸附位置在穴位,H2O的稳定吸附位置在顶位。S的加入改变了H2O在表面的几何和电子结构,从而改变了金属/溶液界面处的几何与电子结构,使H2O与Fe的相互作用更加强烈。表面电子态密度分析表明:S的吸附激发了Fe内层轨道的电子,而此现象比单独S吸附时要强烈的多。S从Fe原子处得到电子,并且参加了电极反应的阴极反应,与电化学实验结果相一致。