Kaj je CO₂ korozija in kako je definirana?

Korozija CO2 je korozivni pojav, ki nastane zaradi prisotnosti plinastega CO2, tj se raztopi v vodni fazi in lahko povzroči splošno ali lokalizirano korozijo, predvsem v jeklih na ogljik.

Citat (APA)

Candela Rocío Barbisan | avg. 2022
Kemijski inženir

Glede na to, da od vseh okvar, ki nastanejo med obratovanjem opreme in cevovodov, ki transportirajo zemeljski plin oz olje, 33 % jih nastane zaradi jedkih pojavov, ta vrsta korozije igra vlogo temeljni. Znano je, da jih 28 % povzroči "sladka" korozija s CO2, medtem ko je 18 % okvar posledica "kisle" korozije s H2S.

Notranja korozija (na notranji površini) je na splošno posledica prisotnosti vode v povezavi z greš ven, ogljikov dioksid (CO2) in vodikov sulfid (H2S). Zato je ogljikov dioksid jedek raztopljen plin, katerega topnost je odvisna od dejavniki kot so pritisk in temperaturo delovanja. Če CO2 pride v stik z vodo v hladilnem sistemu proizvodnja, bo to vplivalo, saj lahko pri parcialnih tlakih, tako nizkih kot 3 psi, povzroči nastanek redčila.

Ko CO2, ki je prisoten v transportirani tekočini, reagira z vodo z raztapljanjem, tvori ogljikovo kislino, ki medsebojno deluje z železom (glavno sestavino ogljikovega jekla), kar povzroči globalno reakcijo, ki ustvarja vodik in ioni. Poleg tega lahko CO2 reagira z železom in tvori železov karbonat (FeCO₃).

V prisotnosti ogljikove kisline železo reagira, pri čemer nastane karbonat in se obori. Zato je to vrsto korozije enostavno prepoznati na podlagi morfologija poškodb in najdenih korozivnih produktov, kot so železovi karbonati in železovi oksidi. Vključene reakcije so naslednje:

Kot smo že omenili, ima topnost ogljikovega dioksida temeljno vlogo, saj ko se poveča, bo v vodni fazi raztopljenih več plinov. Ta topnost, tako kot v večini plini, narašča z naraščanjem skupnega tlaka in padanjem temperature. Resnost nastale škode je torej močno odvisna od teh dejavnikov, saj se koncentracija CO2 v vodni fazi povečuje. Ko nastane ogljikova kislina, se pH vrednosti rešitev zmanjšana, je to tudi dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri ocenjevanju stopnje jedkosti in povzročene škode.

API 571 določa, da so materiali, ki jih ta vrsta korozije najbolj prizadene: ogljikova in nizko legirana jekla. Medtem ko povečanje vsebnosti kroma v sestavi jekla za več kot 12%, tip 410 SS, doseže večjo vzdržljivost. Podobno velja, da je avstenitno nerjavno jeklo serije 300 odporno na korozijo s CO2.

Korozija zaradi CO2 ali sladka korozija se kaže na različne načine, odvisno od enote in opreme, s katero deluje. Podobno se lahko ta morfologija poškodb razlikuje glede na interakcija z drugimi jedkimi snovmi v okolju, kot so vodikov sulfid, kisik ali celo kloridi, ki pospešujejo korozijske reakcije. Znano je, da prisotnost kloridnih ionov zmanjša stabilnost zaščitne plasti. ki ga tvori tako oborjeni karbonat (FeCO3) kot tisti, ki ga tvorita magnetit (železov oksid, Fe3O4). Zato bodo z večanjem koncentracije klorida bolj verjetni korozivni pojavi.

Na splošno je mogoče opaziti generaliziran ali lokaliziran napad. Ko je ta poškodba lokalizirana na določenih območjih, ki so najbolj prizadeta, je mogoče prepoznati luknjičaste luknje (na območjih toka tesni ali poltesni), napadi tipa "miza" (ploskega tipa) ali celo "jame" na območjih visokih hitrosti tok. To pomeni, da je morfologija odvisna tudi od številnih parametrov, kot so že omenjeni in celo od prisotnosti ali odsotnosti trdnih delcev.

Za preprečevanje te vrste blage korozije se običajno uporabljajo zaviralci korozije, ki tvorijo nekakšen film ali "film". površinska zaščita, ki deluje kot "pregrada" in celo druge vrste zaviralcev, ki lahko nevtralizirajo kislost, ki jo proizvaja plin raztopljeno. Sčasoma se odločijo tudi za uporabo materialov, ki so bolj odporni na tovrstno korozijo.