二氧化碳腐蚀性的介绍

一、关于的腐蚀性

“二氧化碳腐蚀”这个术语1925年第一次被API（美国石油学会）采用。1943年，首次认为出现在Texas油田的气井下油管的腐蚀为CO2腐蚀。二氧化碳在水介质中能引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀，管道和设备发生早期腐蚀二氧化碳，往往造成严重的后果。在前苏联，油田设备二氧化碳腐蚀是在1961～1962年开发克拉斯诺尔边疆区油气田时首次发现的，设备内表面的腐蚀速度达5～8mm·a-1，导致设备损坏和产生事故隐患。美国Little Creek油田实施CO2驱油试验期间，在无任何抑制的情况下，不到5个月的时间采油井油管管壁就腐蚀穿孔，腐蚀速度高达12.7mm·a-1。油气田中这种恶性事故是CO2腐蚀的直接结果，它不仅造成巨大的经济损失，而且造成严重的社会后果。类似的二氧化碳腐蚀破坏事故在南海油田、四川油气田都发生过。

在化肥生产等化工设备中voc气体检测仪，也常发生二氧化碳腐蚀。如的大型化肥厂的高压CO2水冷器液化气检测仪，将CO2气体冷却到合适温度后进入高压合成系统。该设备是U型管换热器。第一台U型管材质为3074L不锈钢，壁厚3mm，投产后一个半月因发生严重的点蚀，而造成泄漏。第二台管子材料换成2RE69不锈钢，使用40多天又因泄漏管太多而报废。

在制氢装置的给水预热器、冷却器等部件，由于输送含CO2、CO等气体，也经常发生CO2腐蚀破坏事故二氧化碳，主要是露点附近的二氧化碳腐蚀，这种腐蚀呈点蚀状态，压力愈高水分愈多，则露点愈低，腐蚀愈严重。对于碳钢，在压力15×105Pa条件下，腐蚀速度会高达17mm/a。1996年荷兰的Zeist城，煤气管道和煤气储罐（直径3m）发生的爆炸事故，以及1966年6月世界上最早的日本大型有机药品制造装置的管道系统中的碳钢凸绕、喷嘴等的焊接区发生了开裂，造成内部气体喷出，这两类事故后来经调查研究都被认为是在CO2-CO-H2O介质中发生的应力腐蚀裂开造成的。

二、二氧化碳腐蚀的影响因素

干燥的CO2气体本身没有腐蚀性。CO2较易溶解在水中，二氧化碳溶于水后对部分金属材料有极强的腐蚀性，由此而引起的材料破坏统称CO2腐蚀。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。

CO2腐蚀受到众多因素的影响，概括起来主要可分为：

1． 环境因素，包括二氧化碳分压（Pco2）、介质温度（T）、水介质矿化度、PH值、水溶液中Cl2、HCO3、Ca、Mg、微量H2S和O2、细菌等的含量，油气混合介质中的蜡含量，介质载荷、流速及流动状态，材料表面垢的结构与性质等。

2． 材料因素，包括材料种类，材料中合金元素Cr、C、Ni、Si、Mo、Cu、Co等的含量，材料表面膜等。

CO2对设备可形成全面腐蚀（也称均匀腐蚀），也可形成局部腐蚀。形成全面腐蚀时，金属的全部或大部面积上均匀地受到破坏，常用单位时间、单位面积上的材料损失的质量或单位时间内材料损失的平均厚度来表示均匀腐蚀速率。形成局部腐蚀时，钢铁表面某些局部发生严重的腐蚀而其他部分没有腐蚀或依然只发生轻微的腐蚀。不同类型的局部腐蚀形态不同二氧化碳，例如，点蚀出现凹空并且四周光滑，台地腐蚀出现较大面积的凹台，底部平整，周边垂直凹底，流动诱使局部腐蚀形状如凹沟，即平行于物流流动方向的刀形线槽沟。

三、二氧化碳腐蚀的控制

CO2溶于水对钢铁有强烈的腐蚀性，因此，在化学和石油工业中有必要采取一些防护措施控制CO2的腐蚀。这些防护措施主要分为：

1． 调整碳钢和低合金钢的成分，以增加金属的耐蚀性，甚至采用非金属材料；

2． 改变金属的使用环境，以降低环境对金属的腐蚀；

3． 使用缓蚀剂；

4． 电化学保护；

5． 采用保护性覆盖层。

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