[科普中国]-碳腐蚀

即二氧化碳腐蚀。

二氧化碳腐蚀是油气工业、石化工业中经常遇到的严重腐蚀之一。国内油田随着石油天然气工业的不断发展,由于深层含CO2气藏的开发,油田注CO2强化开采工艺的应用等,使得CO2腐蚀问题变得日益突出。

简介二氧化碳溶入水后对金属材料有极强的腐蚀性,在相同的pH值下,由于二氧化碳的总酸度比盐酸高,因此,它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重。CO2在水介质中能引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀,CO2腐蚀典型的特征是呈现局部的点蚀、癣状腐蚀和台面状腐蚀,台面状腐蚀是最严重的一种情况,它使管道和设备发生腐蚀失效,并造成严重的经济损失和社会后果。1

二氧化碳腐蚀的危害CO2腐蚀是油气生产中遇到的最普遍的一种侵蚀形式，在使用碳钢和低碳钢的场合，它可能导致较高的腐蚀速率和严重的局部腐蚀。在油气的开采过程中，由于石油和天然气中含有CO2对井下管柱造成腐蚀甚至严重危害的事例频繁发生，不仅给油气田开发带来了重大的经济损失，同时也造成一定的环境污染。

CO2腐蚀是一个世界性的问题，例如北海油田挪威一侧的Ekofish油田Alpha平台的高温立管，使用仅两个月就发生爆炸。美国Little Creek油田实施CO2驱矿场试验期间，没有采用任何抑制CO2腐蚀的措施，不到5个月的时间，采油井油管壁就被蚀穿。CO2腐蚀都已成为一个不容忽视的问题。1

二氧化碳腐蚀机理自发现CO2腐蚀以来，便开始了对其腐蚀机理的研究，并且随着科学技术的发展，其研究越来越深入。而CO2腐蚀是一种很复杂的现象，仍需要深入探讨。目前已提出很多的机理。然而，这些机理要么局限于特定的条件，要么并未得到广泛的认同。

钢铁在CO2水溶液中的腐蚀总反应可表示为:CO2+H2O+Fe→FeCO3+H2

腐蚀的阳极反应:

Fe+OH→FeOH+e

FeOH→FeOH++e

FeOH+→Fe2++OH-

关于腐蚀的阴极反应，主要有两种观点:

(1) 非催化的氢离子阴极还原反应

CO2+H2O→H2CO3

H2CO3→H++ HCO3-

HCO3-→H++ CO32-

(a) 当pH