最新二氧化碳腐蚀
CO2 腐蚀
CO2 腐蚀二氧化碳（CO2）常为天然气或石油伴生气的组分存在于油气中。
CO2溶入水后对钢铁有极强的腐蚀性。
在相同的pH值下，CO2的总酸度比盐酸高，对钢铁的腐蚀比盐酸严重。
二氧化碳腐蚀可能使油气井的寿命大大低于设计寿命，低碳钢的腐蚀速率可高达7mm/a，有时甚至更高。
在国外，早有关于CO2引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀，使得管道和设备发生早期腐蚀失效的事例报道。
在国内也有不少二氧化碳腐蚀失效的事例。
例如，华北油田馏58井的N80油管被腐蚀得千疮百孔，形同筛网，仅使用18个月就不得不报废。
中原油田文-23气田开发十余年，随着开采时间延长，CO2腐蚀问题越来越严重，1995年以来，该气田已有10口井，17井次发生油管腐蚀穿孔断裂事故。
其油管腐蚀形貌呈“蜂窝状”和“沟槽”状等典型的CO2腐蚀特征形貌。
CO2腐蚀不仅造成巨大的经济损失，而且会造成严重的环境和安全事故。
另外油气井的产出水常含有钙、镁和钡等离子，易生成碳酸盐，与腐蚀产物FeCO3一起以垢的形式沉积在井管和设备表面，缩小其有效截面，甚至造成堵塞。
CO2的存在促进垢和腐蚀产物沉积在管内壁，使管壁粗糙度增大，使结蜡、结沥青和起泡等问题更为严重。
CO2腐蚀是腐蚀与防护专业的重要研究方向之一，国际上一直比较重视，有大量的研究报告。
+ Q$ u8 t6 i1 L主要是对碳钢的腐蚀危害性很大，尤其是在一定的温度、压力和介质条件下，温度升高腐蚀越加严重，压力增大，则CO2的分压也随之增大，水溶液中溶解的CO2也增加，碳钢腐蚀速度加快。
一般认为0.2MPa是CO2腐蚀的临界压力，超过此压力，碳钢腐蚀会迅速加快。
如果介质中存在氯离子,则对高强度钢或者不锈钢的腐蚀危害更大，只要是点蚀。
CO2 腐蚀CO2 腐蚀长期以来一直被认为是产生腐蚀的一个重要因素，在油气生产系统中的温度下，CO2干气本身不具有腐蚀性，但当其溶于水时，这就具有腐蚀性，通过水它可以在钢与钢接触的水之间产生电化学反应，CO2极易溶于水，溶于水后得到碳酸，释放出氢离子，氢离子是强去极化剂，极易夺取电子还原，促进阳极铁溶解而导致腐蚀。
某油田开发中二氧化碳腐蚀的危害性现状分析
某油田开发中二氧化碳腐蚀的危害性现状分析要想降低油气田开采中的二氧化碳腐蚀，必须对腐蚀机理以及类型基质影响因素这些进行分析和研究。
通过对腐蚀机理调研可以发现，二氧化碳会产生碳酸，进而产生电化学反应，最终造成钢材腐蚀。
在腐蚀种类上有均匀和冲刷以及坑点腐蚀，影响因素较多。
现在开发中防腐蚀措施也较多，现在主要对腐蚀的危害以及方式方式进行论述。
标签：二氧化碳；腐蚀机理；防腐方式前言：在油田开发中，二氧化碳腐蚀会造成巨大损失同时也会发生灾难性后果。
二氧化碳还石油和天然气开发中产生的常见气体。
在溶于水之后对金属会有加强的腐蚀性，这些对材料造成的破坏可以称之为二氧化碳腐蚀。
这些腐蚀会使得油井寿命大大低于设计寿命，也会使得设备腐蚀失效，现在掌握好腐蚀问题研究现状以及趋势，为减少损失提升效益提供借鉴。
1 二氧化碳腐蚀的机理二氧化碳腐蚀问题一直是人们关注的主要问题。
因为在二氧化碳溶于水之后PH 值升高，不断加速管材腐蚀，金属表面附着的H2C03中没有被电离的分子会被还原为H2分子，在电解质溶液中扩散到金属表面形成H2C03。
从此也可以看出碳酸造成的腐蚀要明显比电离要严重。
腐蚀学认为，坑腐蚀诱发主要是因为有台地腐蚀机制以及流动诱导机制等都会造成膜破损。
也有人通过腐蚀产物膜生产和发展过程，提出台地腐蚀机制：坑蚀最早出现在几个点，之后发展为一片，小孔腐蚀介质会破坏腐蚀产物膜，从而造成腐蚀。
2 二氧化碳腐蚀中的影响因素二氧化碳腐蚀是一个复杂的电化学过程，主要影响因素为PH 值以及二氧化碳分压、温度和流速、水量等各种因素。
2.1 PH 值。
溶液内PH 值会影响到H2C03在水中存在方式，在研究中可以发现PH﹤4 时，主要存在形式为H2C03；在4≤PH≤10 时，主要是以HC03 的形式出现，在PH>10 时，存在形式是CO2。
同时随着PH 值持续增加，H+增加而不断下降，腐蚀速率也会逐渐降低。
随着FeCO3 内的溶解度持续下降，更方便FeCO3 腐蚀膜的形成，这样也会降低腐蚀速率。
二氧化碳吸收塔腐蚀的原因分析及对策
二氧化碳吸收塔腐蚀的原因分析及对策二氧化碳吸收塔腐蚀是指在二氧化碳吸收塔内，由于介质、工艺条件等原因，所引起的分离剂、设备金属部件的腐蚀。
其主要原因包括化学腐蚀、电化学腐蚀和磨蚀等多种因素。
下面将对二氧化碳吸收塔腐蚀的原因进行分析，并提出相应的对策。
首先，化学腐蚀是二氧化碳吸收塔腐蚀的主要原因之一、二氧化碳在吸收塔内与水反应生成碳酸，而碳酸具有一定腐蚀性，在高温、高压、高浓度等条件下容易对设备金属产生腐蚀作用。
此外，吸收塔中常使用的溴化钾、盐酸等物质也具有腐蚀性，加速了金属腐蚀的发生。
应对策略是选择耐腐蚀性能好的金属材料作为设备材料，如不锈钢、镍基合金等，以提高设备的抗腐蚀能力。
其次，电化学腐蚀也是二氧化碳吸收塔腐蚀的一个重要原因。
在吸收塔内，金属表面与介质接触形成阳极和阴极，产生电化学反应，导致金属腐蚀。
电化学腐蚀受多种因素影响，如介质中的电导率、温度、pH值等。
针对电化学腐蚀，可以采取阳极保护、阴极保护等措施，减少金属腐蚀的发生。
此外，二氧化碳吸收塔内的流体运动也会导致金属表面的磨蚀，从而引发腐蚀。
例如，流体穿过设备内部的弯头、接头等部位时，由于流速的增大和流体的冲击作用，会导致金属表面的磨蚀加剧。
为减少磨蚀引发的腐蚀，需要设计合理的流体管道结构，对容易磨蚀的部位进行加固和保护。
除了以上的原因，设备长时间运行、介质中的杂质、设备操作不当等因素也会引发二氧化碳吸收塔的腐蚀。
在实际操作中，应加强设备的维护和检修工作，定期对设备进行清洗和检测，检查设备是否存在泄漏、腐蚀等问题，并及时进行处理。
综上所述，解决二氧化碳吸收塔腐蚀问题需从多个方面进行考虑。
在设计上选择耐腐蚀性好的材料，采取合理的结构和流体管道设计；在设备运行过程中加强维护和检修工作，定期清洗和检测设备等，以保障设备的正常运行和延长使用寿命。
此外，在生产中还应加强对环境保护和减排措施的落实，减少二氧化碳的排放量，从根本上减少了对设备腐蚀的发生。
抽油机井二氧化碳防腐技术应用
抽油机井二氧化碳防腐技术应用一、前言部分区块油井因二氧化碳腐蚀造成频繁躺井，直接影响油田的正常生产，油井二氧化碳腐蚀是制约油田生产开发的一个重要因素。
采用投放缓蚀剂、阴极保护器等措施效果不明显，通过对油井腐蚀机理的分析，提出防止油井二氧化碳腐蚀工艺措施，减少油井的腐蚀，延长了油井的检泵周期，节约了油田的检测和维修成本，提高油田的开发水平。
二、腐蚀影响因素研究1.腐蚀因素二氧化碳腐蚀钢材主要是二氧化碳溶于水生成碳酸而引起电化学腐蚀所致，主要考虑以下影响因素：1、二氧化碳分压的影响：二氧化碳分压小于0.021MPa 不产生腐蚀；在0.021～0.21MPa间为中等腐蚀；大于0.21MPa产生严重腐蚀。
2、矿化度的影响：溶液中以Cl-的影响最为突出，Cl-浓度越高，腐蚀速度越大，特别是当Cl-浓度大于3000mg/L 时腐蚀速度尤为明显。
3、流速的影响：一般认为随流速的增大，H2CO3和H+等去极化剂能更快地扩散到电极表面，使阴极去极化增强，消除扩散控制，同时使腐蚀产生的Fe2+迅速离开腐蚀金属的表面，因而腐蚀速率增大。
2.产出物分析2.1产出水在研究的过程中我们对30样本井进行了数据分析与采集，研究治理提供可靠依据。
通过对30口油井产出水的PH值、矿化度、氯离子含量和硫酸盐还原菌等指标进行分析，PH值为5.5～6.0，矿化度为44023～84040 mg/L，Cl-平均含36762mg/L ，SRB含量450～1000个/ml。
2.2伴生气将分析的伴生气中二氧化碳的含量和计算出的分压进行分析可知油井伴生气中二氧化碳的平均含量为1.78%，平均分压为0.28MPa。
油田产出水的二氧化碳含量相对较多，属于严重腐蚀等级，同时产出液的PH值较低（5.5～6.0），由此会产生严重的电化学腐蚀。
3.腐蚀影响因素认识通过腐蚀因素的实验分析，可以得出造成油井腐蚀的主要原因是：3.1油井含水率高，平均含水94.5%，介质的矿化度较高，Cl-、HCO3-等强腐蚀性离子含量高，溶液的PH值介于5.5～6.0之间，呈弱酸性，势必会造成油管、杆的电化学腐蚀。
二氧化碳的腐蚀与防治-修改版
结论及建议
随着我国经济的发展，对材料的需求也在不断增长，材料的防腐工作对我国经济发展的重要性也越来越受到重 视。针对二氧化碳的腐蚀问题，应加强预防措施的研究，实行科学管理，对环境参数进行严格监控，以延缓二 氧化碳腐蚀的发生。
二氧化碳腐蚀与水质呈正相关，水垢等都会对二氧 化碳腐蚀产生影响。
湿度
二氧化碳与空气湿度有关，湿度高的环境容易引起 二氧化碳腐蚀。
防治二氧化碳腐蚀的方法
1
涂层保护
利用涂层隔绝II静触电腐蚀环境与金属表
缓蚀剂的添加
2
面的接触，起到隔离作用。
通过缓蚀剂的加入改善酸性环境，从而
减缓二氧化碳腐蚀的发生。
பைடு நூலகம்
3
金属的阳极保护
离子反应
二氧化碳的水溶液中会形成底物离子，可以直接与金属反应，形成腐蚀产物。
电化学反应
形成了酸性环境，发生了金属的离子化，此过程汲取了电子，从而形成了电位。
二氧化碳腐蚀的影响因素
温度
二氧化碳腐蚀与温度呈正相关，高温环境下变得更 容易发生。
材料
材料的成分、结构、加工质量等都会对腐蚀有很大 的影响。
水质
案例分析：二氧化碳腐蚀的实际应用
电站水冷却系统的设 计
电站水冷却系统的设计，必须 要对二氧化碳的腐蚀现象有很 深入的了解，从而设计出能够 有效解决腐蚀问题的水冷却系 统。
高速列车车轮的设计
高速列车要承担高速高载荷的 作业，需要在车轮的设计中避 免二氧化碳的腐蚀现象，从而 确保列车的安全性。
食品加工设备的采购
二氧化碳的腐蚀与防治修改版
二氧化碳的腐蚀是一种被广泛应用的腐蚀形式。本次演讲将深入探讨二氧化 碳腐蚀的机理、影响因素以及防治方法。
二氧化碳的腐蚀与防治
lgV=5.8-1710/T+0.67lgPc
三、影响因素
1、CO2分压的影响
CO2分压按下式计算：Pdc=Pt×Cc Pdc为CO2分压，MPa；Pt为气相总压力，MPa；Cc为气相中CO2体 积含量，%。(分压 < 0.2MPa，温度 < 60℃）。高于此范围则腐蚀速度 偏低，与腐蚀膜的生成有关。
研究表明，Cl-的存在大大降低了钝化膜形成的可能性，碳钢的腐蚀速度随Cl-含量 的增加而增加。
●钙、镁离子的影响
钙、镁离子的存在，导致溶液的导电性增强，介质易于结垢，因而会使腐蚀更加严 重。
三、影响因素
8、介质组成的影响
●H2S的影响
在CO2和H2S共存体系中H2S的作用表现为3种形式： （1）当H2S分压< 0.01psi（0.000067MPa）时，CO2是主要的腐蚀介质， 温度高于60℃时，腐蚀速率取决于FeCO3膜的保护性能，基本与H2S无关； （2）当H2S分压增加至PCO2/PH2S >200时，材料表面形成一层与系统温度 和pH值有关的较致密的FeCO3膜，导致腐蚀速率降低； （3）当PCO2/PH2S< 200时，系统中H2S为主导，其存在一般会使材料表面 优先生成一层FeS膜，此膜的形成会阻碍具有良好保护性的FeCO3膜的生成， 系统最终的腐蚀性取决于FeS和FeCO3膜的稳定性及其保护情况。
● 时间：4 ～144h
结论： ● 随着压力增加，腐蚀膜厚度的增长逐渐变缓 ● 压力＞30MPa时，CO2腐蚀产物膜在8h内迅速 形成，且不再增厚， ● 与CO2分压1-2MPa下的腐蚀产物膜相比，高压 腐蚀膜的晶粒尺度小1-2个数量级，晶体组成为 FeCO3。
三、影响因素
油气田CO2腐蚀及防控技术
油气田CO2腐蚀及防控技术摘要：在油气田开发中，大力开展二氧化碳驱油技术以提高采收率，该技术不仅适合于常规油藏，尤其对低渗及特低渗油藏，有明显驱油效果。
目前大港油田已规模实施二氧化碳吞吐，取得了显著成效，但CO2导致严重腐蚀问题，研究腐蚀机理及防控技术尤其重要，以形成一套完整有效的防腐技术。
关键词：CO2；腐蚀机理；影响因素；防控技术随着油田二氧化碳吞吐技术的规模实施，腐蚀问题越来越严重，在吞吐和开井生产过程中采取相应的防控措施至关重要。
CO2腐蚀防治是一项系统工程，需要先研究其腐蚀机理及腐蚀情况，采用多种防腐技术，以起到对油杆、油管、泵以及地面集输系统的有效保护。
目前大港油田研究形成了以化学防腐技术为主、电化学保护和材料防腐为辅的防控技术，可实现井筒杆管、套管、地面管线设备的全流程防护。
1CO2腐蚀机理CO2腐蚀机理可以简单理解为CO2溶于水后生成碳酸后引起的电化学腐蚀。
由于水中的H+量增多，就会产生氢去极化腐蚀，从腐蚀电化学的观点看，就是含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀[[1]]。
腐蚀机理主要分为阳极和阴极反应两种。
在阴极处，CO2溶于水形成碳酸，释放出H+，它极易夺取电子还原，可促进阳极铁溶解而导致腐蚀。
阳极反应：Fe → Fe2+ + 2e-阴极反应： H2CO3→ H+ + HCO3-2H+ + 2e → H2↑碳酸比相同pH值下的可完全电离的酸腐蚀性更强，在腐蚀过程中，可形成全面腐蚀和局部腐蚀。
全面研究二氧化碳的腐蚀机理十分关键，2CO2腐蚀影响因素二氧化碳对金属材料的腐蚀受多种因素影响，有材质因素、压力、温度、流速、pH、介质中水和气体、有机酸、共存离子、细菌腐蚀等，本文主要介绍三种重要因素。
2.1 二氧化碳压力碳钢等金属的腐蚀速度随二氧化碳分压压力增大而加大，溶于水介质中CO2的含量增大，酸性增强，H+的还原反应就会加速，腐蚀性加大。
通过高温高压动态腐蚀评价来验证压力的影响，选取二氧化碳不同压力作为试验条件，对采出液在不同压力下评价腐蚀性。
二氧化碳缓蚀剂的研究进展
二氧化碳缓蚀剂的研究进展王欣彤;杨江;陈旭【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)11【摘要】为了有效应对全球气候变暖达到碳中和的目标,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术被大力推广和应用。
CCUS过程,油气开发和集输过程始终面临着严重的二氧化碳(CO_(2))腐蚀问题。
CO_(2)腐蚀会带来严重的经济损失、环境污染和人身安全等问题。
相比于采用昂贵的合金材料防腐措施,在普通碳钢基础上添加缓蚀剂是应对CO_(2)腐蚀较为简单、经济的防腐方法之一。
总结了近几年不同类型CO_(2)缓蚀剂的研究进展,包括传统的含有N、O、S、P等杂原子的有机缓蚀剂,含有杂环的有机缓蚀剂,具有两亲性的表面活性剂类缓蚀剂,新型无机纳米材料类缓蚀剂(如石墨烯、碳量子点、离子液体和金属配合物等),以及植物提取物、氨基酸、天然油和生物聚合物等天然型绿色环保缓蚀剂。
分析了这些不同缓蚀剂的优缺点和适用性,并讨论了这些缓蚀剂的研究现状。
同时,总结了缓蚀剂构效关系和协同效应的研究热点及其存在的问题。
最后针对这些不同缓蚀剂的特点和研究现状,对未来CO_(2)缓蚀剂的研究方向进行了分析与展望。
【总页数】10页(P117-126)【作者】王欣彤;杨江;陈旭【作者单位】辽宁石油化工大学石油化工学院;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院;中国石油大学(华东)化学化工学院【正文语种】中文【中图分类】TG174【相关文献】1.金属表面缓蚀剂自组装单分子膜的STM研究进展Ⅰ.惰性金属表面的缓蚀剂自组装单分子膜2.金属表面缓蚀剂自组装单分子膜的STM研究进展Ⅱ.常用金属表面的缓蚀剂自组装单分子膜3.二氧化碳腐蚀缓蚀剂及其缓蚀机理的研究进展4.二氧化碳缓蚀剂研究进展5.一种油田用抗二氧化碳缓蚀剂的合成实验探究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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CO
2易溶于水,常温常压下饱和水溶液所溶解的CO
2
浓度为0.04mol/ L ,大部分
1
CO2 是以结合较弱的水合物分子形式存在,只有一小部分形成碳酸,电离出的H+ 2
会降低水的pH 值。
CO2 溶入水后对部分金属材料有极强的腐蚀性。
在相同的pH 3
值下,由于CO2 的总酸度比盐酸高,因此它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重,其腐蚀速4
率可达7mm/a 甚至更高。
5
CO2 水溶液能引起钢铁迅速腐蚀,使得管道设备发生早期失效。
例如,美国
6
Little Creek 油田实施CO2 驱油试验期间,不到5 个月油管管壁就腐蚀穿孔,腐7
蚀速率高达12. 7mm/a 。
中国华北油田58号井,曾日产原油400t 、天然气105m3, 8
油中含水3.1 % ,气中含CO
242 % ,仅使用18个月,N - 80 钢质油管就腐蚀泄露,
9
造成井喷,被迫停产。
CO2 溶于水后对管道和设备可形成全面腐蚀,也可形成局部10
腐蚀,两种腐蚀产生的条件不同。
11
(1) CO2的全面腐蚀:在温度较低时,CO2对碳钢的腐蚀主要表现为全面腐蚀,其12
性质为电化学腐蚀。
总的腐蚀反应为:
13
CO2 + H2O + Fe →FeCO3 + H2
14
(2) CO2的局部腐蚀:CO2的局部腐蚀可分为三种类型。
15
①点蚀:点蚀表现为钢材出现凹坑,并且四周光滑。
一般说来,点蚀存在一个温
16
度敏感区间,且与CO2分压、材料的组成有密切关系。
目前,还没有用于预测钢材17
发生点蚀敏感性的简单规则。
18
②台地侵蚀:台地侵蚀会出现较大面积的凹台,底部平整,周边垂直凹底。
当钢
19
铁表面形成大量碳酸亚铁膜、而膜又不是很致密和稳定时,容易造成上述破坏。
20
③流动诱使局部腐蚀:流动诱使局部腐蚀形状如凹沟,即平行于物流方向的刀
21
形线槽沟。
钢材在传流介质条件下会发生流动诱使局部腐蚀。
在这类腐蚀下,往22
往在被破坏的金属表面形成沉淀物层,但表面很难形成具有保护性的膜。
23
CO2的腐蚀破坏往往是由于局部腐蚀造成的,然而对局部腐蚀的机理仍缺乏深24
入的研究。
总的说来,在含CO2的介质中,腐蚀产物( FeCO
3)、垢(CaCO
3
)或其它的
25
生成物膜在钢材表面不同的区域覆盖度不同,这样不同覆盖度的区域之间形成了26
具有很强自催化特性的腐蚀电偶或闭塞电池。
CO2的局部腐蚀就是这种腐蚀电偶27
作用的结果。
28
(3) CO2腐蚀的主要影响因素:
29
①介质含水量:无论在气相还是在液相中,CO
2腐蚀的发生都离不开水对钢材表
30
面的浸湿作用。
随着含水量的增大,CO
2的腐蚀速度增大,在含水率为45 %(质量)
31
左右,CO
2的腐蚀速度出现大幅度增加。
32
②CO
2分压:CO
2
分压对钢的腐蚀形态有显著的影响。
当CO2 分压低于0.0483MPa
33
时,易发生CO
2的均匀腐蚀;当CO
2
分压在0.0483～0.207MPa时,则可能发生不同程
34
度的小孔腐蚀,腐蚀程度为中度;当CO
2分压大于0.207MPa 时,会发生严重的局部
35
腐蚀。
36
③介质温度: 对于铁来说,温度(T)对CO
2腐蚀的影响可以分为4 个阶段:
37
T< 40 ℃时,CO
2与铁的反应产物为FeCO
3
,软而无附着力,金属表面光滑,主要发
38
生均匀腐蚀;
39
60～110 ℃,铁表面可生成具有一定保护性的腐蚀产物膜,局部腐蚀较突出;
40
110 ℃附近,均匀腐蚀速度高,局部腐蚀严重(深孔) ,腐蚀产物为厚而松的41
FeCO
3粗结晶;
42
150 ℃以上时,生成细致、紧密、附着力强的Fe
2CO
3
和Fe
3
O
4
膜,腐蚀速率较低。
43
钢种的不同和环境介质参数的差异,对腐蚀温度规律会产生影响,故需要具体44
问题具体分析。
含CO
2介质中温度对铬含量不同钢种腐蚀速度的影响见图1。
45
46
图1 在CO2 介质中温度对不同钢腐蚀速度的影响
47
图中数字为铬含量:1 - 1 %;2 - 2 %;3 - 3 %;4 - 5 %;5 - 9 %;
48
6 - 13 %;
7 - 17 %;
8 - 25 %;
9 - 10 %
49
从图1 可以看出,当铬含量达到17%以上时,CO
2对钢材的腐蚀已经非常
50
微弱,温度的影响也不再明显。
51
因此可以得出以下结论:
52
①变气中所含的CO
2与水已经构成对管道造成酸性腐蚀的条件;
53
②中变气流动诱使局部腐蚀,由于冲刷使得碳钢金属表面很难形成具有保护性
54
膜,构成对钢材产生严重腐蚀的条件;
55
③装置的开停工会使CO
2的腐蚀速度加快;
56
④含铬量较高的高合金钢(如0Cr18Ni9不锈钢)对CO
2腐蚀有明显的抑制作用。
57。