二氧化碳腐蚀行业资料金属学与金属工艺_行业资料-金属学与金属工艺.pdf

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1、CO 易溶于水,常温常压下饱和水溶液所溶解的 CO 浓度为 0.04mol/L,大部分 CO2 是以结合较弱的水合物分子形式存在，只有一小部分形成碳酸，电离出的 H 会降低水的 pH 值。CO2 溶入水后对部分金属材料有极强的腐蚀性。在相同的 pH 值下，由于 CO2 的总酸度比盐酸高，因此它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重，其腐蚀速 率可达7mm/a 甚至更高。CO2 水溶液能引起钢铁迅速腐蚀，使得管道设备发生早期失效。例如，美国 Little Creek 油田实施 CO2 驱油试验期间,不到 5 个月油管管壁就腐蚀穿孔,腐 蚀速率高达 12.7mm/a。中国华北油田 58 号井，曾日产原油 400

2、t、天然气 105用，油中含水 3.1%,气中含 CO42%,仅使用 18 个月,N-80 钢质油管就腐蚀泄露,造成井喷,被迫停产。CO2 溶于水后对管道和设备可形成全面腐蚀，也可形成局部 腐蚀,两种腐蚀产生的条件不同。(1)CO2 的全面腐蚀：在温度较低时，CO2 寸碳钢的腐蚀主要表现为全面腐蚀,其性质为电化学腐蚀。总的腐蚀反应为：CO2+H2O+Fe FeCO3+H2 CO2 的局部腐蚀:CO2 的局部腐蚀可分为三种类型。点蚀：点蚀表现为钢材出现凹坑，并且四周光滑。一般说来，点蚀存在一 个温度敏感区间，且与 CO 分压、材料的组成有密切关系。目前，还没有用于预测 钢材发生点蚀敏感性的简单规

3、则。台地侵蚀：台地侵蚀会出现较大面积的凹台，底部平整,周边垂直凹底。当钢铁表面形成大量碳酸亚铁膜、而膜又不是很致密和稳定时，容易造成上述破 坏。流动诱使局部腐蚀：流动诱使局部腐蚀形状如凹沟，即平行于物流方向 的刀形线槽沟。钢材在传流介质条件下会发生流动诱使局部腐蚀。在这类腐蚀下，往往在被破坏的金属表面形成沉淀物层，但表面很难形成具有保护性的膜。CO 的腐蚀破坏往往是由于局部腐蚀造成的，然而对局部腐蚀的机理仍缺乏 深入的研究。总的说来,在含 CO 的介质中，腐蚀产物(FeCO3)、垢(CaCO)或其它 的生成物膜在钢材表面不同的区域覆盖度不同，这样不同覆盖度的区域之间形成 了具有很强自催化特性的

4、腐蚀电偶或闭塞电池。CO 的局部腐蚀就是这种腐蚀电 偶作用的结果。05O 卓丸(乂供参考，就囱凰啣可刪徐(3)C02 腐蚀的主要影响因素：介质含水量：无论在气相还是在液相中，CQ 腐蚀的发生都离不开水对钢 材表面的浸湿作用。随着含水量的增大,C02的腐蚀速度增大,在含水率为 45%质 量)左右,CQ 的腐蚀速度出现大幅度增加。CQ 分压:C02分压对钢的腐蚀形态有显著的影响。当 C02 分压低于 0.0483MPa寸,易发生 CO 的均匀腐蚀；当 CO 分压在 0.0483 0.207MPa 寸,则可能发 生不同程度的小孔腐蚀,腐蚀程度为中度；当 CO 分压大于 0.207MPa 时,会发生严

5、 重的局部腐蚀。介质温度：对于铁来说,温度(T)对 CO 腐蚀的影响可以分为 4 个阶段：T 40 C时,CO 与铁的反应产物为 FeCO 软而无附着力，金属表面光 滑,主要发生均匀腐蚀；60110 C,铁表面可生成具有一定保护性的腐蚀产物膜，局部腐蚀 较突出；110 C附近,均匀腐蚀速度高，局部腐蚀严重(深孔)，腐蚀产物为厚 而松的 FeCO 粗结晶；150 C以上时，生成细致、紧密、附着力强的 FCO 和 FaO 膜，腐蚀速 率较低。钢种的不同和环境介质参数的差异，对腐蚀温度规律会产生影响，故需要具 体问题具体分析。含 CO 介质中温度对铬含量不同钢种腐蚀速度的影响见图 1。9必 酸电离出

6、的会降低水的值溶入水后对部分金属材料有极强的腐蚀性在相同的值下由于的总酸度比盐酸高因此它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重其腐蚀速率可达甚至更高水溶液能引起钢铁迅速腐蚀使得管道设备发生早期失效例如美国油田含仅使用个月钢质油管就腐蚀泄露造成井喷被迫停产溶于水后对管道和设备可形成全面腐蚀也可形成局部腐蚀两种腐蚀产生的条件不同的全面腐蚀在温度较低时寸碳钢的腐蚀主要表现为全面腐蚀其性质为电化学腐蚀总的腐蚀反应为感区间且与分压材料的组成有密切关系目前还没有用于预测钢材发生点蚀敏感性的简单规则台地侵蚀台地侵蚀会出现较大面积的凹台底部平整周边垂直凹底当钢铁表面形成大量碳酸亚铁膜而膜又不是很致密和稳定时卓丸乂供参考就图

7、 1 在 C02 介质中温度对不同钢腐蚀速度的影响 图中数字为铬含量：1-1%；2-2%;3-3%;4-5%;5-9%;6-13%;7-17%;8-25%;9-10%从图 1 可以看出,当铬含量达到 17%上时,CQ 对钢材的腐蚀已经非常微 弱，温度的影响也不再明显。因此可以得出以下结论：变气中所含的 CO 与水已经构成对管道造成酸性腐蚀的条件；中变气流动诱使局部腐蚀，由于冲刷使得碳钢金属表面很难形成具有保护性膜 构成对钢材产生严重腐蚀的条件；装置的开停工会使 CO 的腐蚀速度加快；含铬量较高的高合金钢（如 0Cr18Ni9 不锈钢）对 C0 腐蚀有明显的抑制作用。酸电离出的会降低水的值溶入水后对部分金属材料有极强的腐蚀性在相同的值下由于的总酸度比盐酸高因此它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重其腐蚀速率可达甚至更高水溶液能引起钢铁迅速腐蚀使得管道设备发生早期失效例如美国油田含仅使用个月钢质油管就腐蚀泄露造成井喷被迫停产溶于水后对管道和设备可形成全面腐蚀也可形成局部腐蚀两种腐蚀产生的条件不同的全面腐蚀在温度较低时寸碳钢的腐蚀主要表现为全面腐蚀其性质为电化学腐蚀总的腐蚀反应为感区间且与分压材料的组成有密切关系目前还没有用于预测钢材发生点蚀敏感性的简单规则台地侵蚀台地侵蚀会出现较大面积的凹台底部平整周边垂直凹底当钢铁表面形成大量碳酸亚铁膜而膜又不是很致密和稳定时卓丸乂供参考就