針對二氧化碳的腐蝕與防護

1、金屬材料的抗二氧化碳腐蝕原理及如何防護經(jīng)過掛片法及電腐蝕法的實驗表明，當(dāng)二氧化碳溶于水后對部分金屬材料有極強的腐蝕性，二氧化碳腐蝕又可稱為甜蝕，在相同的PH條件下，二氧化碳水溶液的腐蝕性比鹽酸還要強。以下是二氧化碳腐蝕影響的因素。1、溫度的影響。研究表明，溫度是影響二氧化碳腐蝕的重要因素，而且溫度對腐蝕速率的影響較為復(fù)雜，在一定的溫度范圍內(nèi)，碳鋼在二氧化碳水溶液中的腐蝕速度隨溫度的升高而增大，當(dāng)碳鋼表面形成致密的腐蝕產(chǎn)物膜時，碳鋼的溶解度隨溫度的升高而降低，前者加劇腐蝕，后者則有利于保護膜的形成以減緩腐蝕。腐蝕產(chǎn)物碳酸亞鐵溶解度具有負的溫度系數(shù)，溶解度隨溫度的升高而降低，即反常溶解現(xiàn)象。Ike

2、da等人的研究結(jié)果表明較低溫度下，在碳鋼表面生成少量松軟且不致密的氧化亞鐵膜，此時材料表面光滑，腐蝕為均勻腐蝕。2、二氧化碳分壓的影響許多學(xué)者認為二氧化碳分壓是控制腐蝕的主要因素之一。Cor和marsh對此作了估計，結(jié)果為：當(dāng)二氧化碳分壓低于 0.021Mpa時，腐蝕可以護綠：當(dāng)二氧化碳分壓為0.021-0.21Mpa 時腐蝕有可能發(fā)生；當(dāng)二氧化碳分壓大于0.21Mpa 時通常表示將發(fā)生腐蝕。對于碳鋼、低合金鋼的裸鋼。最早的腐蝕速率可以用De warrd和millians的經(jīng)驗公式（溫度低于60 C, CO2分壓小于0.2Mpa）計算：lgvc=0.67lgP（ CO2） +C式中：Vc腐蝕速

3、率，mm/a ;P（CO2）CO2分壓，MPa C-溫度校正系數(shù)。此公式最初是在大氣環(huán)境中，將試件置于攪拌溶液里，以實驗室得到的腐蝕數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立起來的，重點考察了C。濃度對腐蝕速率的影響而沒有考慮其他影響因素，所以有一定的局限性。3、PH值的影響K. videm等人向正在進行試驗的溶液中加入 NaHCO,使 溶液的PH值升高，觀察到腐蝕速率迅速發(fā)生變化。在溫度為 70 C、鐵離子濃度很低（1-2mg/L）時，加入12mmol/L碳酸氫 鈉，隨著PH值由4.1升到6.2,腐蝕速率幾乎降低了一倍。Mishra B等在研究溶液中含CO管線的腐蝕速率時，得到了腐蝕速率與PH值及PH值與CQ分壓的關(guān)系

4、，如公式2和公式3所示。 LogIc=-1.3PH+B (2)PHcalc=-0.5logPc2o+0.0417T+3.71 (3)式中；B常數(shù)； Ic腐蝕速率，mm/a。Kane等認為：由于酸性氣體的存在引起的低 PH值必然引起高 的腐蝕速率，相反，模擬腐蝕介質(zhì)的成分獲得的PH值，在高CO和H2s分壓時，也引起低的腐蝕速率。溶液的PH值主要由溫度、酸性氣體的分壓和HCO的濃度來決定，其關(guān)系如公式4 和公式5 所示。如果【HCO3-】 >0PHi=O-log (Phs) +Pco (溫度為 20 C)(4)PH2=C2-log( Ph2s) +Pco2+log( HCO3-) (溫度為2

5、0° C) (5)式中：Ci和Q常數(shù)；Ph2s和Pco2該兩種氣體的分壓，Bar;當(dāng)溫度大于100 C時PH值將隨Ci和。的變化而變化。4、流速的影響實際經(jīng)驗和實驗室研究表明，流速對鋼的腐蝕有較大的影響。腐蝕速率隨流速增加有驚人的增大，并導(dǎo)致嚴(yán)重的局部腐蝕。 設(shè)計上， 流動的氣體或液體將對管道內(nèi)壁構(gòu)成強烈的沖刷，除了使管道承受一定的沖刷力、促進腐蝕反應(yīng)的物質(zhì)交換外，還將抑制致密保護膜的形成，影響緩蝕劑作用的發(fā)揮，尤其是在材料內(nèi)壁已不光滑的條件下，局部的流速可能遠遠高于整體流速，而且還可能出現(xiàn)紊流，因此必然會對腐蝕速率有一定的影響。流速對腐蝕的影響主要是由于流體流動對腐蝕介質(zhì)傳質(zhì)效果的

6、影響及對腐蝕產(chǎn)物膜在金屬表面附著的影響所致。國外一些專家用循環(huán)流動腐蝕試驗儀器得出結(jié)論：腐蝕介質(zhì)流速在0.32m/s 以下時，腐蝕速度隨流速增加而加速，此后以10m/s范圍內(nèi)腐蝕速度基本不隨流速的變化而變化。二氧化碳腐蝕防護措施2.1 抗二氧化碳腐蝕的高耐蝕材料國外對抗二氧化碳腐蝕鋼材研究較多的國家是日本，在材料研究領(lǐng)域已經(jīng)做了大量的工作，并取得了許多應(yīng)用效果。2.2 陰極保護技術(shù)在相應(yīng)的地標(biāo)輸油管線中可采用通電陰極保護的措施，該方法在實施大范圍野外陰極保護時比較經(jīng)濟，但對附近金屬結(jié)構(gòu)的影響較大，需要有專人管理維護，需要有穩(wěn)定可靠的不間斷電源。2.3 采用表面涂層保護通過相應(yīng)的工藝處理，在金屬

7、的表面形成一層具有抑制腐蝕的覆蓋層，可直接將金屬與腐蝕介質(zhì)分離開來2.4 使用緩蝕劑緩蝕劑（inhibitor,又稱為腐蝕抑制劑）是一種用于腐蝕環(huán)境中抑制金屬腐蝕的添加劑。對于一定的金屬/腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)中加入少量的緩蝕劑，就能有效的降低該重金屬的腐蝕速率。按作用機理，緩蝕劑可分成三類（ 1） 氧 化膜型緩蝕劑氧化膜型緩蝕劑本身是氧化劑或以介質(zhì)中的溶解氧作氧化劑使金屬表面形成鈍態(tài)的極薄致密的保護性氧化膜，造成金屬離子化過程受阻，從而減緩金屬腐蝕速率。（ 2） 沉 淀膜型腐蝕劑沉淀膜型緩蝕劑是通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面生成沉淀莫。沉淀莫可由緩蝕劑之間互相作用生成，也可由緩蝕劑和腐蝕介質(zhì)的金屬離子作用生成。（ 3） 吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑加入到腐蝕介質(zhì)中以后，通過吸附一方面改變