CO2腐蝕的案例
CO2對(duì)碳鋼的腐蝕
油氣田高含H2S、CO2和Cl-環(huán)境下壓力容器腐蝕機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 石油化工設(shè)備, 2008, 37(5).
CO2溶于水后對(duì)材料的破壞稱為CO2腐蝕。對(duì)于低合金鋼，CO2不僅能夠引起全面腐蝕，還會(huì)造成局部腐蝕，局部腐蝕以蝕坑、臺(tái)面侵蝕和流動(dòng)誘導(dǎo)3種基本形式出現(xiàn)。另外，碳鋼在CO2-H2O體系中還會(huì)發(fā)生腐蝕力腐蝕開裂（一般認(rèn)為是陽極溶解性的）。
目前，被廣為接受的CO2腐蝕機(jī)理是：CO2溶解于水中生成碳酸，在金屬表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。
CO2腐蝕的影響因素主要包括環(huán)境和材料兩大類，其中，環(huán)境因素:
1、CO2分壓的影響
當(dāng)CO2分壓：低于0.021 MPa時(shí)，腐蝕輕微；0.021~0.2 MPa時(shí)，可能發(fā)生坑蝕；大于0.2 MPa時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重局部的腐蝕。
2、溫度的影響
溫度是通過化學(xué)反應(yīng)和腐蝕產(chǎn)物膜特性來影響鋼的腐蝕行為。碳酸電離常數(shù)隨溫度的升高而增加，所以溫度上升，介質(zhì)的酸性增強(qiáng)，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物膜溶解、疏松，并因此促進(jìn)全面腐蝕和局部腐蝕。90℃以下，腐蝕速率隨著溫度升高而增加；110℃左右時(shí)，F(xiàn)eCO3保護(hù)膜上會(huì)出現(xiàn)粗大的結(jié)晶，并逐步增大和剝離而產(chǎn)生局部腐蝕。在150℃左右，鋼材與CO2在最初20h形成一層薄而致密的保護(hù)膜。
溫度和流速對(duì)腐蝕速度的影響是緊密相關(guān)的，不同溫度下，介質(zhì)中臨界流速也有所不同，在CO2分壓為0.1 MPa和60℃下，流速增加使腐蝕速度急劇增大，流速轉(zhuǎn)折點(diǎn)為0.32 m/s。
3、pH值的影響
pH值的變化直接影響CO2在水中的存在形式。pH小于4時(shí)，主要以H2CO3存在，在無O2時(shí)，碳鋼腐蝕主要是H+去極化作用。pH值在4~10以HCO存在。pH大于10時(shí)主要以CO存在，有利碳酸鹽結(jié)垢的形成和穩(wěn)定。
展開 ：在受激CO2中將被自然氧化或腐蝕的鎂合金表面轉(zhuǎn)化為耐蝕防護(hù)層
(a)水熱法合成的MgO片狀晶的TEM圖像；
(b)在300keV, 0.1A/cm2電子束輻射14min后，MgO片狀樣品并未改變；
(c)引入2 Pa的CO2導(dǎo)致反應(yīng)MgO + CO2→MgCO3劇烈進(jìn)行；
(d)真空加熱2 min至400oC，非晶態(tài)產(chǎn)物結(jié)晶，內(nèi)插圖為納米晶MgCO3的SAED圖像；
(e-h)暴露在2 Pa的CO2和電子書輻射下，F(xiàn)IB制備的Mg柱的表面演化，TEM圖像表示初始氧化層到MgCO3&MgO納米晶的轉(zhuǎn)變過程。
圖3：將鎂及其合金表面的原生氧化層轉(zhuǎn)化為致密保護(hù)層。
(a)帶原生氧化層和處理后帶致密保護(hù)層的金屬鎂柱體去離子水中浸泡測(cè)試結(jié)果對(duì)比；
(b)可以通過控制電子束輻照位置來選擇鎂合金柱體上被保護(hù)區(qū)域。
圖4：將已被腐蝕的鎂合金表面轉(zhuǎn)化為防護(hù)性涂層。
(a)經(jīng)聚焦離子束(FIB)處理的ZK 60鎂合金柱和對(duì)應(yīng)的選區(qū)衍射圖像；
(b)浸入去離子水1min后，一些蓬松的Mg(OH)2&MgO腐蝕產(chǎn)物出現(xiàn)在柱體表面；
(c)被腐蝕的柱狀樣品在CO2和電子束輻射環(huán)境下暴露20min后，新形成的MgCO3包裹在柱體的底部；
(d)水浸后，僅柱體上部分被腐蝕，被MgCO3包裹的部分沒有改變；
(e)在潮濕空氣中暴露20天，上部分進(jìn)一步被腐蝕，受保護(hù)部分仍然未受損傷。
圖5：處理后的表面層對(duì)樣品力學(xué)性能的影響。
展開 基于COMSOL Multiphysics的管線用鋼在3.5%NaCI溶液中的腐蝕行為研究
In:CO2 corrosion in oil and gas production selected papers,abstracts and references[C].Newton L E,Hauler R H.NACE:USA,1984:1-12.
[9] SCHMITT G.CO2 corrosion of steels an attempt to range parameter and their effects[J].Corrosion,1984,40(2):436-502.
[10] 李丹，梁若渺，劉曉，廖銳全，羅威.溫度和Cl-對(duì)Q235鋼在MDEA/CO2體系中腐蝕行為的影響[J].電鍍與涂飾，2021,40(19):1515-1520.
文章來源：江西化工
展開 第三方現(xiàn)場(chǎng)過程檢驗(yàn)
金屬材料力學(xué)性能測(cè)試：拉伸試驗(yàn)，彎曲試驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)，氣壓試驗(yàn)，維氏硬度試驗(yàn)，CTOD試驗(yàn)等；
金屬材料及制品失效分析：腐蝕失效，斷裂失效，變形失效，磨損失效，焊縫宏觀金相等；
無損檢測(cè)：液體滲透PT、超聲波探傷UT、目視檢查VT、磁粉探傷MT，射線探傷RT等；
材料檢測(cè)：晶間腐蝕，氣體腐蝕，模擬工況腐蝕，NACE腐蝕，均勻腐蝕，點(diǎn)腐蝕，縫隙腐蝕等；
金相檢驗(yàn)：滲碳層深度，磷化膜檢測(cè)，高倍微觀金相，低倍組織，粉末冶金金相分析，鍍層厚度分析，球墨鑄鐵，珠光體含量，鐵素體含量，宏觀金相，斷口分析等；
腐蝕試驗(yàn)：HIC檢測(cè)氫致開裂試驗(yàn)，應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂(SOHIC) SSC/SSCC檢測(cè)，黃銅耐脫鋅腐蝕性能評(píng)定，沖刷腐蝕試驗(yàn)，氫剝離試驗(yàn)，混合氣體腐蝕試驗(yàn)Cl2，氣體腐蝕試驗(yàn)，CO2氣體腐蝕試驗(yàn)，SO2氣體腐蝕試驗(yàn)GHSC電偶腐蝕試驗(yàn)，酸性鹽霧腐蝕試驗(yàn)，鎳基合金晶間腐蝕試驗(yàn)，金屬腐蝕速率檢測(cè)，不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量，三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)，海水腐蝕試驗(yàn)CSC氯化物應(yīng)力腐蝕測(cè)試，沸騰氯化鎂試驗(yàn)，SCC應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，NACE腐蝕試驗(yàn)，氣體腐蝕試驗(yàn)，銅離子加速鹽霧試驗(yàn)，中性鹽霧試驗(yàn)，鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)，不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)，點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)，點(diǎn)腐蝕評(píng)價(jià)，高溫高壓腐蝕試驗(yàn)掛片試驗(yàn)，模擬工況腐蝕，均勻腐蝕，晶間腐蝕，鹽霧試驗(yàn)，縫隙腐蝕，鋁合金應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，銅合金應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，塑料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，海水腐蝕等。
業(yè)務(wù)范圍涉及橋梁，風(fēng)電，航空航天，機(jī)械、電氣及承壓設(shè)備，建材，電梯，軌道車輛。
本公司提供特種設(shè)備資質(zhì)認(rèn)證咨詢服務(wù)，服務(wù)全國(guó)各地企業(yè)順利獲得資質(zhì)許可核準(zhǔn)證。
展開 
石油化工物料產(chǎn)品管道內(nèi)腐蝕原因分析及解決對(duì)策
該區(qū)塊綜合含水超過70%，屬于高含水期，采出水礦化度10000~45000mg/L，導(dǎo)電性較強(qiáng)，其中Cl-含量10000~20000mg/L，約占礦化度總量的50%，Cl-作為腐蝕過程中的催化劑，可以穿過腐蝕產(chǎn)物膜滲透到基材中，形成局部點(diǎn)蝕坑，點(diǎn)蝕坑與附近的腐蝕溶液形成腐蝕微電池環(huán)境，加速腐蝕。見圖1。
通過對(duì)失效管段內(nèi)壁收集的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行XDR分析，發(fā)現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物主要有大量的CaCO3、CaSO4、鐵的氧化物、FeS和少量的FeCO3，水質(zhì)中Ca2+含量較多，參照《油田水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)》（SY/T0600-2009）中用Davis-Stiff飽和指數(shù)法進(jìn)行預(yù)測(cè)，SI=1.262＞0，表明結(jié)垢趨勢(shì)明顯，由于溶解度較小結(jié)垢產(chǎn)物碳酸鹽和硫酸鹽，會(huì)沉積在金屬表面，形成閉塞電池，閉塞區(qū)域內(nèi)的電解質(zhì)無法與外界形成有效的對(duì)流和擴(kuò)散，同時(shí)水解作用的存在造成閉塞區(qū)域與周圍環(huán)境的pH值差異較大，形成垢下濃差腐蝕，生成鐵的氧化物。反應(yīng)過程如下：
Ca2++CO32-→CaCO3
Ca2++SO42-→CaSO4
閉塞區(qū)域陽極：Fe→Fe2++2e
陽極水解：4Fe2++6H2O+O2→4FeOOH+8H+
此外，氣體組分中含有部分CO2和H2S，但兩者的分壓比較小，研究表明：當(dāng)P（CO2）/P（H2S）＜20時(shí)，腐蝕主要以H2S為主，因此腐蝕產(chǎn)物主要為FeS，還有少量的FeCO3。
展開 石油化工物料產(chǎn)品管道內(nèi)腐蝕原因分析及解決對(duì)策
反應(yīng)過程如下：
Ca2++CO32-→CaCO3
Ca2++SO42-→CaSO4
閉塞區(qū)域陽極：Fe→Fe2++2e
陽極水解：4Fe2++6H2O+O2→4FeOOH+8H+
此外，氣體組分中含有部分CO2和H2S，但兩者的分壓比較小，研究表明：當(dāng)P（CO2）/P（H2S）＜20時(shí)，腐蝕主要以H2S為主，因此腐蝕產(chǎn)物主要為FeS，還有少量的FeCO3。
參照《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》（SY/T5329-2012）中對(duì)3種菌類的測(cè)試方法，得到3種細(xì)菌的含量均較高，其中硫酸鹽還原菌（SRB）的含量在1~1.3×104mL，鐵細(xì)菌（IB）的含量為10×104mL，腐生菌（TGB）的含量為2×103mL，由于氣體中O2含量較少，有利于SRB、FB等厭氧型細(xì)菌生長(zhǎng)，SRB可以把水中的SO42-還原成S2-，與溶解在水中的Fe2+生成FeS加速對(duì)管線的腐蝕，進(jìn)一步增加了腐蝕產(chǎn)物中FeS的含量，另外H2S溶于水電離出的H+會(huì)聚集在鋼材表面的缺陷處，發(fā)生氫損傷現(xiàn)象。反應(yīng)過程如下：
SO42-+H+→S2-+4H2O
Fe2++S2-→FeS
綜上所述，該區(qū)塊集輸管道腐蝕失效是多因素共同作用的結(jié)果，腐蝕形態(tài)以局部點(diǎn)蝕為主，腐蝕機(jī)理主要是垢下濃差腐蝕和細(xì)菌腐蝕，腐蝕的主要介質(zhì)是H2S、CO2、SRB，水中的Cl-作為催化劑對(duì)腐蝕起到自加速的作用。
展開 【漲知識(shí)】最全面的除氧器知識(shí)講解
一、概述
凝結(jié)水在流經(jīng)負(fù)壓系統(tǒng)時(shí)，從密閉不嚴(yán)密處會(huì)有空氣漏入凝結(jié)水中，加之凝補(bǔ)水中也含有一定量的空氣，這部分氣體在滿足一定條件下，不僅會(huì)腐蝕系統(tǒng)中的設(shè)備，而且使加熱器及鍋爐的換熱能力下降，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。為了減少給水系統(tǒng)和省煤器、水冷壁管的腐蝕,主要的方法是減少給水中的溶解氧，或在一定條件下適當(dāng)增加溶解氧，緩解氧腐蝕，并適當(dāng)提高給水PH值，消除CO2腐蝕。
除氧方法分為化學(xué)除氧和熱力除氧兩種，電廠常用以熱力除氧為主，化學(xué)除氧為輔的方法進(jìn)行除氧。
化學(xué)除氧法時(shí)利用某些易與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的互學(xué)藥劑，使之與水中溶解的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成對(duì)金屬不產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)而達(dá)到除氧的目的。化學(xué)除氧只能徹底除去水中的氧，而不能除去其它氣體，同時(shí)生成的氧化物將增加給水中可溶性鹽類的含量，且藥劑價(jià)格昂貴，故化學(xué)除氧只作為輔助除氧手段。
除氧器是利用熱力除氧原理進(jìn)行工作的混合式加熱器，既能解析除去給水中的溶解氣體；又能儲(chǔ)存一定量給水，緩解凝結(jié)水與給水的流量不平衡；還能利用回?zé)岢槠訜峤o水，提高機(jī)組熱效率。在熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，也用除氧器回收高品質(zhì)的疏水和門桿漏汽。
機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，采用加氨、加氧聯(lián)合水處理方式（即CWT工況），這時(shí)除氧器完成加熱器的作用，并除去其它水融性氣體；而在啟動(dòng)階段或水質(zhì)異常的情況下，采用給水加氨、加聯(lián)胺處理（即AVT工況），降低水中的氧含量，減緩氧腐蝕，這時(shí)除氧器既完成加熱給水的功能，又起到除氧的作用。
我公司采用無頭噴霧式除氧器（見下圖）。除氧器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：除氧能力滿足鍋爐最大負(fù)荷的要求，水容積足夠大且有一定裕量，設(shè)有防止超壓和水位過高的措施。
無頭噴霧式除氧器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
除氧器的加熱汽源設(shè)計(jì)由除氧器系統(tǒng)的運(yùn)行方式?jīng)Q定。
展開 海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的腐蝕防護(hù)——現(xiàn)狀與趨勢(shì)
2. 2海洋污損的危害和損失
海洋中約有2 000 ~ 3 000 種污損海生物, 其中植物性約有600 種, 動(dòng)物性約有1 300 種, 常見的海洋污損生物約有50 ~ 100 種［2］, 包括固著生物 (如藤壺、牡蠣、苔蘚蟲、水螅類、花筒螅、石灰蟲、海鞘等) 、粘附微生物 (如細(xì)菌、硅藻、真菌和原生動(dòng)物等) 、附著植物 (如藻類, 滸苔、水云、絲藻) 等。這些海洋生物附著在船底生長(zhǎng)和繁殖會(huì)使船底污損和發(fā)生腐蝕, 造成船底粗糙, 摩擦力增大, 從而降低船舶航行的速度, 增加燃耗。
據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)分析, 海洋生物污損每年給全球造成的經(jīng)濟(jì)損失為［2］: 船舶燃料增耗40% 以上, 經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)75 億美元; 沿海發(fā)電廠的生物污損損失高達(dá)160 億美元; 海洋養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)10 億美元。僅美國(guó)海軍每年為應(yīng)對(duì)海洋生物污損就要耗費(fèi)約10 億美元。此外, 海洋生物污損還會(huì)對(duì)環(huán)境和健康造成嚴(yán)重的影響。據(jù)分析其每年向海洋排放2 000 t有毒固體污垢沉積物; 每年污損船只的燃料將額外增耗約7. 06 Mt; 每年產(chǎn)生CO2氣體210 Mt、SO2氣體5. 6 Mt; 而中毒的牡蠣與發(fā)生性畸變的海洋生物對(duì)海洋生物鏈也會(huì)造成影響。
2. 3海洋腐蝕的規(guī)律和特點(diǎn)
海洋環(huán)境按照腐蝕性劃分為大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)、海泥區(qū)。不同區(qū)域的腐蝕速率存在著明顯差別 ( 如圖1 所示) ［3］。浪花飛濺區(qū)的腐蝕速率最高, 潮差區(qū)次之。
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