1993-国外煤气-二氧化碳对管道的腐蚀作用-邹崇江.pdf

维普资讯 篦递J 腐 √ 7 ／ 二氧化碳对管道的腐蚀作用 。 装 7 广 二氧化碳在石油和天然气工业 中是一种人们熟知的腐蚀性物质 ．一般在油井 中二氧化碳 坛 弋 气的浓度变化范雨是从微蛩到 50％以上．在油气集输系统 中，CO 气体没得到处理是相 当 讨厌的．因为在天然气 中，CO 是一种污染物；由于它的存在，再次采油时，还需给老 油、气Ⅲ旌加很高 的压力． 在常温下 ．干燥的 CO：气体对钢铁没有腐蚀作用 ．然而在含青水份或相对湿 度超过 ●I7 60％一70％的情况 r。CO：就具仃十分强烈 的腐蚀作用 了。以研究 CO：腐蚀作用 著名 的 蹴 巴特尔 ·哥伦布实验室把经过多年收集到的资料整理成这辅文章．此文是以哥伦布实验室多 年米收集和研究 CO：腐蚀作用的资料为基础来讨论与温度青关的 CO 腐蚀问题 。 一 、 腐蚀机理 常温 r，CO 干气 (相对温度小于 60％)对钢铁没有腐蚀作用，虽然CO 干气是一种 氧化性气体，但其氧化作用不及空气手IJ氧气 在英、法两 国的风冷式核反应堆中．一直广泛地采用 CO：气体．而 且在金属材料与 CO：的适应性研究方面．英．法两目的科学家也已获得了重要数据． 在 CO2干气 中．使用碳钢 的根艰温度应小于 750 F (约 400℃)，例如在 660。F (约 350℃)时碳钢 的腐蚀速率仅为 0．3密耳 ／年 ．1町在 750。F时，放置 I300小时的沸腾钢和 Armeo铁其边缘 部份 的腐蚀率则为 138密耳 ／年 ，但对于高廿三容器锕 (合金钢)在 840。F (约 450℃)时放置 l8000小时仅腐蚀 0．5密耳．因此，750。F对于在 CO，干气中使用碳钢 显然是一条分界线，或静说是 j二限． 碳钢在 CO：干气中生成的氧化物主要是 Fe，O (磁铁矿)．我们在这些氧化物中偶㈨也 发现一些 FeO、Fe．C (赤铁矿、碳化铁)晶体．当温度超过 l110 F (约 600℃)时，人 们发现附着在钢铁表面的氧化物是FeO，而其外层是 Fe，O．手l1FeO ．尽管氧化层中也存在 铁离子 向外扩散的作用，但应确信氧化物的生成率只是取决于氧化层中氧离子的扩散速度 当 CO2中含有少量的水份 (约为 1000ppm)，在大约 l00 F (约 38℃)时就会导致碳 钢的高腐蚀率；低于那些条件碳钢即使在干燥的CO 中也会加速腐蚀．因此当CO 气体中 含行水份和～氧化碳 (CO)气体时，腐蚀过程 再遵循氧化动力学原理了． 在 840 F，有水蒸气和 CO存在的情况 r；CO2分压从 0增加到 600磅 ／英 (约 41MPa)，摆脱氧化动力学控制 的开始时 明显地缩短了． 摆脱控制后的腐蚀速率与其 |兑 是取决于气体的总压力 如说取决于水蒸汽的分压． 在仃水份存在的条件下，破裂侵蚀的特点是：在凹痕区形成许多多孔的、分散的氧化屡 块，并且在 FeO。氧化层 中含碳量高达 4％。