ما هو تآكل ثاني أكسيد الكربون وكيف يتم تعريفه؟

تآكل ثاني أكسيد الكربون هو ظاهرة تآكل ناتجة عن وجود غاز ثاني أكسيد الكربون أي يذوب في الطور المائي ويمكن أن يولد تآكلًا عامًا أو موضعيًا ، بشكل أساسي في الفولاذ للكربون.

اقتباس (APA)

كانديلا روسيو باربيسان | أغسطس. 2022
مهندس كيميائي

بالنظر إلى أن جميع الأعطال التي تحدث أثناء تشغيل المعدات وخطوط الأنابيب التي تنقل الغاز الطبيعي أو النفط ، 33٪ منها ناتج عن ظاهرة تآكل ، وهذا النوع من التآكل يلعب دورًا أساسي. ومن المعروف أن 28٪ منها ناتجة عن التآكل "الحلو" بواسطة ثاني أكسيد الكربون ، بينما 18٪ من حالات الفشل ناتجة عن التآكل "الحمضي" بفعل كبريتيد الهيدروجين.

يرجع التآكل الداخلي (على السطح الداخلي) بشكل عام إلى وجود الماء بالتزامن مع انت اخرجوثاني أكسيد الكربون (CO2) وكبريتيد الهيدروجين (H2S). هذا هو السبب في أن ثاني أكسيد الكربون هو غاز مذاب أكّال ، وتعتمد قابليته للذوبان على ذلك عوامل مثل الضغط و درجة الحرارة من العملية. إذا لامس ثاني أكسيد الكربون الماء في نظام التبريد إنتاج، سيتأثر هذا لأنه مع ضغوط جزئية منخفضة تصل إلى 3 رطل لكل بوصة مربعة ، يمكن أن يؤدي إلى عامل ترقق.

عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الموجود في السائل المنقول مع الماء عن طريق الذوبان ، فإنه يشكل حمض الكربونيك ، والذي يتفاعل مع الحديد (المكون الرئيسي لصلب الكربون) مما يؤدي إلى تفاعل عالمي يولد الهيدروجين و الأيونات. علاوة على ذلك ، يمكن أن يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الحديد لتكوين كربونات حديدية (FeCO

في وجود حمض الكربونيك ، يتفاعل الحديد مكونًا الكربونات المذكورة والترسيب. لذلك ، يمكن التعرف بسهولة على هذا النوع من التآكل على أساسه علم التشكل المورفولوجيا من التلف والمنتجات المسببة للتآكل التي تم العثور عليها ، مثل كربونات الحديد وأكاسيد الحديد. ردود الفعل المعنية هي كما يلي:

كما ذكرنا سابقًا ، تلعب قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون دورًا أساسيًا ، حيث أنه كلما زاد ، سيكون هناك المزيد من الغاز المذاب في المرحلة المائية. هذا الذوبان ، كما هو الحال في معظم غازاتيزداد بزيادة الضغط الكلي وانخفاض درجة الحرارة. وبالتالي ، فإن شدة الضرر الذي يحدث تعتمد بشدة على هذه العوامل ، حيث يزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون في المرحلة المائية. عندما يتم إنتاج حمض الكربونيك ، فإن الرقم الهيدروجيني لـ المحلول يتضاءل الناتج ، وهذا أيضًا عامل يجب مراعاته عند تقييم معدل التآكل والضرر الناتج.

تحدد API 571 أن المواد الأكثر تأثراً بهذا النوع من التآكل هي: الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك. حيث أن الزيادة في محتوى الكروم في تكوين الفولاذ بنسبة تزيد عن 12٪ ، النوع 410 SS ، تصل إلى نسبة أكبر قدرة التحمل. وبالمثل ، فإن الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ من سلسلة 300 يعتبر أيضًا مقاومًا لتآكل ثاني أكسيد الكربون.

يتجلى التآكل بفعل ثاني أكسيد الكربون أو التآكل الحلو بطرق مختلفة اعتمادًا على الوحدة والمعدات التي تعمل بها. وبالمثل ، يمكن أن يختلف شكل الضرر هذا اعتمادًا على التفاعل مع عوامل تآكل أخرى في البيئة مثل كبريتيد الهيدروجين أو الأكسجين أو حتى الكلوريدات ، والتي تسرع تفاعلات التآكل. من المعروف أن وجود أيونات الكلوريد يقلل من استقرار الطبقة الواقية. يتكون من كل من الكربونات المترسبة (FeCO3) والتي تكونت بواسطة أكسيد الحديد الأسود (أكسيد الحديد ، Fe3O4). لذلك ، مع زيادة تركيز الكلوريد ، ستكون الظواهر المسببة للتآكل أكثر احتمالا.

بشكل عام ، يمكن رؤية هجوم معمم أو محلي. عندما يتم تحديد هذا الضرر في مناطق معينة الأكثر تضررًا ، يمكن تحديد التنقر (في مناطق التدفق ضيقة أو شبه ضيقة) ، هجمات من نوع "جدول" (من النوع المسطح) أو حتى "حفر" في مناطق ذات سرعات عالية تدفق. أي أن التشكل يعتمد أيضًا على العديد من المعلمات ، مثل تلك التي سبق ذكرها وحتى وجود أو عدم وجود مادة جسيمية.

لمنع هذا النوع من التآكل الخفيف ، يتم استخدام مثبطات التآكل عادة ، والتي تشكل نوعًا من الفيلم أو "الفيلم". واقي السطح الذي يعمل بمثابة "حاجز" وحتى أنواع أخرى من المثبطات التي يمكنها تحييد الحموضة التي ينتجها الغاز مذاب. في النهاية ، تقرر أيضًا استخدام مواد أكثر مقاومة لهذا النوع من التآكل.