Какво е CO₂ корозия и как се определя?

CO2 корозията е корозивно явление, причинено от наличието на газообразен CO2, т.е разтваря се във водната фаза и може да предизвика генерализирана или локализирана корозия, главно в стоманите към въглерод.

Цитат (APA)

Кандела Росио Барбисан | авг. 2022
Инженер-химик

Като се има предвид, че от всички повреди, които възникват по време на работа на оборудване и тръбопроводи, които транспортират природен газ или масло, 33% от тях са резултат от корозивни явления, този тип корозия играе роля фундаментален. Известно е, че 28% от тях са причинени от "сладка" корозия от CO2, докато 18% от повреди произтичат от "киселинна" корозия от H2S.

Вътрешната корозия (на вътрешната повърхност) обикновено се дължи на наличието на вода във връзка с излизаш, въглероден диоксид (CO2) и сероводород (H2S). Ето защо въглеродният диоксид е корозивен разтворен газ, чиято разтворимост зависи от фактори като натиск и температура на операцията. Ако CO2 влезе в контакт с водата в охладителната система производство, това ще бъде засегнато, тъй като при парциални налягания до 3 psi може да доведе до разреждане.

Когато CO2, присъстващ в транспортирания флуид, реагира с водата чрез разтваряне, той образува въглеродна киселина, която взаимодейства с желязото (основен компонент на въглеродната стомана), което води до глобална реакция, която генерира водород и йони. Освен това CO2 може да реагира с желязото, за да образува железен карбонат (FeCO₃).

В присъствието на въглена киселина желязото реагира, образувайки споменатия карбонат и се утаява. Следователно този тип корозия е лесно разпознаваем въз основа на нейния морфология на повреди и открити корозивни продукти, като железни карбонати и железни оксиди. Включените реакции са както следва:

Както споменахме по-рано, разтворимостта на въглеродния диоксид играе основна роля, тъй като с увеличаването й ще има повече газ, разтворен във водната фаза. Тази разтворимост, както в повечето от газове, нараства с увеличаване на общото налягане и намаляване на температурата. Следователно тежестта на щетите, които възникват, зависи силно от тези фактори, тъй като концентрацията на CO2 във водната фаза се увеличава. Когато се произвежда въглеродна киселина, pH на решение резултатът намалява, това също е фактор, който трябва да се вземе предвид при оценката на степента на корозия и генерираните щети.

API 571 определя, че материалите, които са най-засегнати от този тип корозия, са: въглеродни стомани и нисколегирани стомани. Докато увеличаването на съдържанието на хром в състава на стоманата над 12%, тип 410 SS, достига по-голяма издръжливост. По същия начин аустенитната неръждаема стомана от серия 300 също се счита за устойчива на CO2 корозия.

Корозията от CO2 или сладката корозия се проявява по различни начини в зависимост от уреда и оборудването, с което работи. По същия начин тази морфология на увреждането може да варира в зависимост от взаимодействие с други корозивни агенти в околната среда като сероводород, кислород или дори хлориди, които ускоряват корозионните реакции. Известно е, че наличието на хлоридни йони намалява стабилността на защитния слой. образуван както от утаения карбонат (FeCO3), така и от този, образуван от магнетит (железен оксид, Fe3O4). Следователно, когато концентрацията на хлорид се увеличава, корозивните явления ще бъдат по-вероятни.

Като цяло може да се наблюдава генерализирана или локализирана атака. Когато това увреждане е локализирано в определени зони, които са най-засегнати, може да се идентифицира питинг (в зоните на потока стегнати или полустегнати), атаки тип "маса" (от плосък тип) или дори "ямки" в области с високи скорости на поток. Тоест, морфологията също зависи от много параметри, като вече споменатите и дори наличието или отсъствието на материал от частици.

За да се предотврати този вид лека корозия, обикновено се използват инхибитори на корозията, които образуват вид филм или "филм". повърхностен протектор, който действа като "бариера" и дори други видове инхибитори, които могат да неутрализират киселинността, произведена от газа разтворени. В крайна сметка също така се решава да се използват материали, които са по-устойчиви на този вид корозия.