Mitä on CO₂-korroosio ja miten se määritellään?

CO2-korroosio on syövyttävä ilmiö, jonka aiheuttaa kaasumaisen CO2:n läsnäolo liukenee vesifaasiin ja voi aiheuttaa yleistä tai paikallista korroosiota pääasiassa teräksissä hiileen.

Lainaus (APA)

Candela Rocío Barbisan | elokuu 2022
Kemian insinööri

Ottaen huomioon, että kaikista vioista, jotka tapahtuvat maakaasua kuljettavien laitteiden ja putkien käytön aikana tai öljystä, 33 % niistä johtuu syövyttävistä ilmiöistä, tämäntyyppisellä korroosiolla on merkitystä perustavanlaatuinen. Tiedetään, että 28 % näistä johtuu "makeasta" CO2-korroosiosta, kun taas 18% vioista johtuu "happamasta" H2S-korroosiosta.

Sisäinen korroosio (sisäpinnalla) johtuu yleensä veden läsnäolosta yhdessä menet ulos, hiilidioksidi (CO2) ja vetysulfidi (H2S). Siksi hiilidioksidi on syövyttävä liuennut kaasu, jonka liukoisuus riippuu tekijät kuten paine ja lämpötila toiminnasta. Jos CO2 joutuu kosketuksiin jäähdytysjärjestelmän veden kanssa tuotantoon, tämä vaikuttaa, koska niinkin alhaisilla osapaineilla kuin 3 psi, se voi johtaa ohenneeseen.

Kun kuljetetussa nesteessä oleva CO2 reagoi veden kanssa liukenemalla, se muodostaa hiilihappoa, joka vuorovaikutuksessa raudan (hiiliteräksen pääkomponentin) kanssa aiheuttaen maailmanlaajuisen reaktion, joka tuottaa vetyä ja ioneja. Lisäksi CO2 voi reagoida raudan kanssa muodostaen rautakarbonaattia (FeCO₃).

Hiilihapon läsnä ollessa rauta reagoi muodostaen mainitun karbonaatin ja saostuen. Siksi tämäntyyppinen korroosio on helposti tunnistettavissa sen perusteella morfologia vaurioista ja syövyttävistä tuotteista, kuten rautakarbonaateista ja rautaoksideista. Asiaan liittyvät reaktiot ovat seuraavat:

Kuten aiemmin mainittiin, hiilidioksidin liukoisuudella on perustavanlaatuinen rooli, koska sen kasvaessa vesifaasiin liukenee enemmän kaasua. Tämä liukoisuus, kuten useimmissa kaasut, kasvaa kokonaispaineen noustessa ja lämpötilan laskussa. Näin ollen vaurion vakavuus riippuu suuresti näistä tekijöistä, kun hiilidioksidin pitoisuus vesifaasissa kasvaa. Kun hiilihappoa tuotetaan, sen pH ratkaisu tuloksena oleva vaikutus vähenee, tämä on myös huomioitava tekijä arvioitaessa sen syövyttämistä ja syntyneitä vahinkoja.

API 571 määrittää, että materiaalit, joihin tämäntyyppinen korroosio vaikuttaa eniten, ovat hiiliteräkset ja niukkaseosteiset teräkset. Kun taas kromipitoisuuden lisäys teräksen koostumuksessa yli 12 %, tyyppi 410 SS saavuttaa suuremman kestävyyttä. Samoin 300-sarjan austeniittista ruostumatonta terästä pidetään myös CO2-korroosionkestävänä.

CO2-korroosio tai makea korroosio ilmenee eri tavoin riippuen koneesta ja laitteista, joilla se toimii. Samoin tämä vaurion morfologia voi vaihdella riippuen vuorovaikutusta ympäristössä muiden syövyttävien aineiden, kuten rikkivedyn, hapen tai jopa kloridien kanssa, jotka kiihdyttävät korroosioreaktioita. Kloridi-ionien läsnäolon tiedetään heikentävän suojakerroksen stabiilisuutta. muodostuu sekä saostuneesta karbonaatista (FeCO3) että magnetiitista (rautaoksidista, Fe3O4). Siksi kloridipitoisuuden kasvaessa syövyttävät ilmiöt ovat todennäköisempiä.

Yleisesti ottaen voidaan nähdä yleinen tai paikallinen hyökkäys. Kun tämä vaurio on paikallinen tietyille alueille, joihin se vaikuttaa eniten, voidaan havaita kuoppia (virtausalueilla tiukka tai puolitiukka), "pöytä"-tyyppiset hyökkäykset (tasainen tyyppi) tai jopa "kuoppia" suurilla nopeuksilla virtaus. Toisin sanoen morfologia riippuu myös monista parametreista, kuten jo mainituista ja jopa hiukkasmaisen materiaalin läsnäolosta tai puuttumisesta.

Tämän tyyppisen lievän korroosion estämiseksi käytetään tavallisesti korroosionestoaineita, jotka muodostavat eräänlaisen kalvon tai "kalvon". pintasuoja, joka toimii "esteenä" ja jopa muun tyyppisiä estäjiä, jotka voivat neutraloida kaasun tuottaman happamuuden liuennut. Lopulta päätetään myös käyttää materiaaleja, jotka kestävät paremmin tämän tyyppistä korroosiota.