二氧化碳的腐蝕性

“二氧化碳腐蝕”一詞最早由美國石油學(xué)會(huì)（API）于1925年采用。1943年，人們首次假設(shè)德克薩斯油田的天然氣管道腐蝕是CO2腐蝕。水中的二氧化碳會(huì)導(dǎo)致鋼的快速整體腐蝕和嚴(yán)重的局部腐蝕。管道和設(shè)備的早期腐蝕通常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。在前蘇聯(lián)，196年至196年，在克拉斯諾邊境地區(qū)的油氣田開發(fā)過程中首次發(fā)現(xiàn)了油田設(shè)備的二氧化碳腐蝕。在美國Little Creek油田的CO2驅(qū)油試驗(yàn)中，生產(chǎn)井的管壁在不到5個(gè)月的時(shí)間內(nèi)被腐蝕穿孔，腐蝕速率為12.7mm·a-1，但也有嚴(yán)重的社會(huì)后果。南海油田和四川油田也發(fā)生了類似的二氧化碳腐蝕損害。

二氧化碳腐蝕經(jīng)常發(fā)生在化工廠，如化肥生產(chǎn)中。例如，鎮(zhèn)海石化總廠大型化肥廠的高壓CO2水冷卻器將CO2氣體冷卻到合適的溫度，然后進(jìn)入高壓合成系統(tǒng)。設(shè)備為U型管換熱器。第一個(gè)U形管由3074L不銹鋼制成，壁厚為3mm。調(diào)試一個(gè)半月后，發(fā)生了嚴(yán)重的孔腐蝕，導(dǎo)致泄漏。第二根管子被2RE69不銹鋼替換，由于泄漏的管子太多，使用40多天后報(bào)廢。

對(duì)于制氫裝置的給水預(yù)熱器、冷卻器和其他部件，CO2腐蝕損壞通常是由于含有CO2、CO和其他氣體的氣體的傳輸，主要是由于露點(diǎn)附近的二氧化碳腐蝕。這種腐蝕是點(diǎn)蝕。壓力越高，水越多，露點(diǎn)越低，腐蝕越嚴(yán)重。對(duì)于壓力為15×105Pa的碳鋼，腐蝕速率可達(dá)17mm/a。1996年，在荷蘭澤斯特市，燃?xì)夤艿篮蛢?chǔ)氣罐（直徑3米）發(fā)生爆炸，1966年6月，日本世界上第一個(gè)大型有機(jī)藥物制造裝置的管道系統(tǒng)中碳鋼制成的凸形線圈和噴嘴的焊接區(qū)域破裂，導(dǎo)致內(nèi)部氣體排出。經(jīng)過調(diào)查和研究，這兩類事故都被認(rèn)為是由CO2-CO-H2O介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕裂紋引起的。

2.2影響二氧化碳腐蝕的因素

干CO2氣體本身沒有腐蝕性。CO2更容易溶于水，溶解于水中后對(duì)某些金屬材料具有高度腐蝕性。由此產(chǎn)生的材料損傷統(tǒng)稱為CO2腐蝕。在相同的PH值下，CO2的總酸含量高于鹽酸，因此其對(duì)鋼的腐蝕比鹽酸更重。

CO2腐蝕受到許多因素的影響，可歸納如下：

1.環(huán)境因素，包括二氧化碳分壓（Pco2）、平均溫度（T）、水介質(zhì)的鹽度、PH值、水溶液中Cl2、HCO3、Ca、Mg、微量H2S和O2、細(xì)菌等的含量、油氣混合介質(zhì)中的蠟含量、介質(zhì)負(fù)荷、流速和流動(dòng)狀態(tài)、物料表面水垢的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等。

2.材料因素，包括材料類型、合金元素Cr、C、Ni、Si、Mo、Cu、Co等的含量。在材料和材料表面的面罩中。

CO2會(huì)對(duì)設(shè)備造成全腐蝕（也稱為單元腐蝕）或局部腐蝕。當(dāng)形成完全腐蝕時(shí)，所有或大部分金屬均勻受損。均勻腐蝕速率通常用每單位時(shí)間和面積的材料損失質(zhì)量或每單位時(shí)間的材料損失平均厚度來表示。當(dāng)形成局部腐蝕時(shí)，鋼表面的某些部分高度腐蝕，而其他部分沒有腐蝕或僅輕微腐蝕。不同類型的局部腐蝕有不同的形式，例如，孔洞腐蝕周圍出現(xiàn)中空光滑，平臺(tái)腐蝕出現(xiàn)大面積凹面平臺(tái)，地板是平坦的，環(huán)境垂直于凹面地面，流動(dòng)以凹面凹槽的形式引起局部腐蝕，即，平行于物流方向的刀形線槽。