二氧化碳腐蚀的机理与防护.doc

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1、二氧化碳腐蚀的机理与防护摘要：本文从阴阳两极的电化学反应出发，进行了详细阐述，对二氧化碳腐蚀类型进行了论述，最后给出几种可行的防护措施，需要将多种方法综合利用，才能有效控制腐蚀。关键词：CO2腐蚀机理防护措施在油气田开发中，尤其是在石油天然气工业中，二氧化碳腐蚀是一个由来已久的问题，也是一个不容忽视的严重问题。1、二氧化碳腐蚀的机理二氧化碳腐蚀破坏行为在阴极和阳极处表现不同，在阳极处铁不断溶解导致了均匀腐蚀或局部腐蚀，表现为金属设施与日俱增的壁厚变薄或点蚀穿孔等局部腐蚀破坏；在阴极处二氧化碳溶解于水中形成碳酸，释放出氢离子。氢离子是强去极化剂，极易夺取电子

2、还原，促进阳极铁溶解而导致腐蚀，同时氢原子进入钢中，导致金属构件的开裂。这个腐蚀过程可用如下反应式表示：众多实验研究结果一致认为，在常温无氧的二氧化碳溶液中，钢的腐蚀速率受析氢动力学控制，同时发现，从二氧化碳溶液中的析氢过程有两种不同的机理。第一种机理，氢从氢离子的电化学反应式中析出：第二种机理，在金属界面上二氧化碳水合为碳酸，吸附的碳酸可以直接还原。反应式如下：上述腐蚀机理是对裸露的金属表面而言的，在实际过程中，随着二氧化碳腐蚀的进行，金属表面将被腐蚀产物膜所覆盖，可用如下方程式表示：腐蚀产物膜一旦形成，腐蚀行为将与之有密切关系，腐蚀速度将受膜的结构、厚

3、度、稳定性及渗透性等性能所控制。2、二氧化碳腐蚀类型1、均匀腐蚀——电化学过程2、环状腐蚀——发生在经过热处理的管端3、冲蚀——发生在管子截面变化部位、收缩截流部位。4、腐蚀开裂——在金属表面沿较脆的方向，以单项或类似枝状形式形成裂缝5、深坑型腐蚀——周边锐利、界面清晰的坑，产生坑蚀原因有三点：（1）二氧化碳气体溶于凝结在管壁上的水滴引起的（2）管壁表面形成的疏松不均匀腐蚀产物层或垢层，气体侵入后垢下腐蚀（3）涂层局部脱落和漏点处二氧化碳对钢材的腐蚀。3、二氧化碳腐蚀的防护措施3.1钢材的选用镍也能增强钢的耐腐蚀性，但作用不很明显，含9%镍的钢用于二氧化碳

4、分压高的环境中，耐腐蚀效果令人满意，但偶尔也发生开裂和点蚀。含锰和含镍的低合金钢的耐腐蚀性相似，锰钢似乎对点蚀更敏感些。另外，在175℃和高氯化物环境中，蒙乃尔K-500合金，也表现出良好的耐腐蚀性能。如果条件限制一定要采用碳钢或低合金钢，则应尽量提高其金相组织的均匀性。3.2管道内涂层内涂层的首要问题是管线接头部分的处理。七十年代中期，美国一家较大的天然气输送公司开始研究海底管线接头的耐腐蚀衬里问题，最后成功地使用了熔结环氧（FEB）作为管道内衬里，并用相应的仪器设备解决了管线接头部分的处理，经实践验证效果不错。但是因为处理管道接头部分的仪器繁杂且昂贵，

5、所以此项方法一直未能在国内得以广泛应用。关于内涂层的方法还有待于进一步研究。3.3缓蚀剂加入缓蚀剂是目前广泛采用的防止二氧化碳腐蚀的防护措施，此处不再赘述。此方法相对于前两种防护措施成本要廉价得多，但防护效果不如前两种。4结论需要将多种方法综合利用，才能有效控制腐蚀，腐蚀预测和腐蚀控制是两个主要目的，腐蚀预测是有限寿命设计和腐蚀寿命预测的基础，腐蚀控制是减弱和防止腐蚀的必要手段，、腐蚀机理和规律研究，是建立腐蚀预测模型和开发腐蚀控制措施的科学基础，腐蚀监测与检测和腐蚀模拟试验是建立和校正腐蚀预测模型的两个支柱。