油田中的二氧化碳腐蚀.pdf

油田中的二氧化碳腐蚀 CO 是油田生产中常见的腐蚀介质，油田单井、流程、海管中介质含有CO 均可能产 2 2 生CO 腐蚀，尤其是流体含水量超过30%的情况下。 2 CO 通常状况下是一种无色、无臭、无味无毒的气体，能溶于水，在25℃溶解度为0.144g 2 （100g 水）。密度约为空气的1.5 倍。干燥的CO 气体本身是没有腐蚀性的，但CO 溶于 2 2 水后对钢铁材料具有比较强的腐蚀性。CO 较容易溶解在水中，而在碳氢化合物（如原油） 2 中的溶解度则更高，气体CO 与碳氢化合物的体积比可以达到3：1。当CO 溶解在水中时， 2 2 会促进钢铁发生电化学腐蚀。 CO 腐蚀除产生均匀腐蚀外，在大多数情况下产生局部腐蚀损伤。根据CO 腐蚀的不 2 2 同腐蚀破坏形态，能提出不同的腐蚀机理。以CO 对钢铁和含铬钢的腐蚀为例，有全面腐 2 蚀，也有局部腐蚀。根据介质温度的不同，腐蚀的发生可以分为三类：在温度较低时，主要 发生金属的活泼溶解，对碳钢主要发生金属的溶解，为全面腐蚀，而对于含铬钢可以形成腐 蚀产物膜；在中间温度区间，两种金属由于腐蚀产物在金属表面的不均匀分布，主要发生局 部腐蚀，如点蚀等；在高温时，无论碳钢和含铬钢，腐蚀产物可以较好地沉淀在金属表面， 从而抑制金属的腐蚀。 1.二氧化碳全面腐蚀机理 二氧化碳腐蚀是气体二氧化碳溶解于水中所产生的电化学腐蚀。首先环境中的二氧化碳 溶解于水中并形成碳酸。然后碳酸经过两步电离，使溶液呈现酸性。 + ⇌ 2 2 2 3 + − ⇌ + 2 3 3 − + 2− ⇌ + 3 3 在含有二氧化碳的腐蚀溶液中，钢铁材料的阳极反应为： → 2+ +2− e 阴极反应为： + − 2 +2 → ↑ 2 总的腐蚀反应为： + + → + 2 2 3 2 由总反应式可知，阳极溶解的铁离子和溶液中碳酸根离子形成 ， 为规则的