Hvad er CO₂-korrosion, og hvordan defineres det?

CO2-korrosion er et korrosivt fænomen, der frembringes af tilstedeværelsen af ​​gasformig CO2, opløses i den vandige fase og kan generere generaliseret eller lokaliseret korrosion, hovedsageligt i stål til kulstof.

Citat (APA)

Candela Rocío Barbisan | aug. 2022
Kemisk ingeniør

I betragtning af at af alle de fejl, der opstår under driften af ​​udstyr og rørledninger, der transporterer naturgas eller olie, 33% af dem stammer fra korrosive fænomener, denne type korrosion spiller en rolle grundlæggende. Det er kendt, at 28% af disse er forårsaget af "sød" korrosion af CO2, mens 18% af fejlene stammer fra "syre" korrosion af H2S.

Indvendig korrosion (på den indre overflade) skyldes generelt tilstedeværelsen af ​​vand i forbindelse med du går ud, kuldioxid (CO2) og svovlbrinte (H2S). Derfor er kuldioxid en ætsende opløst gas, hvis opløselighed afhænger af faktorer såsom tryk og temperatur af driften. Hvis CO2 kommer i kontakt med vandet i kølesystemet produktion, vil dette blive påvirket, da det med partialtryk helt ned til 3 psi kan resultere i et fortyndingsmiddel.

Når CO2, der er til stede i den transporterede væske, reagerer med vandet ved at blive opløst, danner det kulsyre, som interagerer med jern (hovedbestanddelen af ​​kulstofstål), hvilket giver anledning til en global reaktion, der genererer brint og ioner. Ydermere kan CO2 reagere med jern og danne ferrocarbonat (FeCO₃).

I nærvær af kulsyre reagerer jern under dannelse af carbonatet og udfældning. Derfor er denne type korrosion let identificerbar baseret på dens morfologi fundet skader og ætsende produkter, såsom jernkarbonater og jernoxider. Reaktionerne er som følger:

Som vi nævnte før, spiller opløseligheden af ​​kuldioxid en fundamental rolle, da der efterhånden som den øges, vil være mere gas opløst i den vandige fase. Denne opløselighed, som i de fleste af de gasser, stiger med stigende totaltryk og faldende temperatur. Sværhedsgraden af ​​den skade, der opstår, afhænger således stærkt af disse faktorer, da koncentrationen af ​​CO2 i vandfasen stiger. Når der produceres kulsyre, er pH-værdien af løsning resultatet er formindsket, dette er også en faktor, der skal tages i betragtning, når man vurderer dens ætsningshastighed og den genererede skade.

API 571 bestemmer, at de materialer, der er mest påvirket af denne type korrosion, er: kulstofstål og lavlegeret stål. Hvorimod en stigning i kromindholdet i stålets sammensætning på mere end 12%, type 410 SS, når en større udholdenhed. Ligeledes anses 300-seriens austenitiske rustfrit stål også for at være modstandsdygtigt over for CO2-korrosion.

Korrosion af CO2 eller sød korrosion viser sig på forskellige måder afhængigt af enheden og det udstyr, den arbejder med. Ligeledes kan denne skades morfologi variere afhængigt af interaktion med andre ætsende midler i miljøet såsom svovlbrinte, oxygen eller endda chlorider, som fremskynder korrosionsreaktioner. Tilstedeværelsen af ​​chloridioner er kendt for at nedsætte stabiliteten af ​​det beskyttende lag. dannet af både det udfældede carbonat (FeCO3) og det, der dannes af magnetit (jernoxid, Fe3O4). Derfor, når chloridkoncentrationen stiger, vil korrosive fænomener være mere sandsynlige.

Generelt kan der ses et generaliseret eller lokaliseret anfald. Når denne skade er lokaliseret i visse områder, der er mest berørt, kan grubetæring identificeres (i strømningsområder tætte eller halvtætte), angreb af "bord"-typen (af den flade type) eller endda "gruber" i områder med høje hastigheder flyde. Det vil sige, at morfologien også er afhængig af mange parametre, såsom de allerede nævnte og endda tilstedeværelsen eller fraværet af partikelformigt materiale.

For at forhindre denne form for mild korrosion anvendes normalt korrosionsinhibitorer, som danner en slags film eller "film". overfladebeskytter, der fungerer som en "barriere" og endda andre typer af inhibitorer, der kan neutralisere surheden produceret af gassen opløst. Efterhånden besluttes det også at bruge materialer, der er mere modstandsdygtige over for denne type korrosion.