二氧化碳腐蚀

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400t、天然气105用， 油中含水3.1

2、% ,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 + H2CO2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则。 台地侵蚀：台地侵蚀会出现

3、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腐蚀电偶或闭塞电池。CO的

4、局部腐蚀就是这种腐蚀电偶作用的结果。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0.04830.207MPa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 重的局部腐蚀。 介质温度：对于铁来说,温度(T)对CO腐蚀的影

5、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。05O9必图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