内容发布更新时间 : 2024/10/23 3:28:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

金属材料的抗二氧化碳腐蚀原理及如何防护

经过挂片法及电腐蚀法的实验表明，当二氧化碳溶于水后对部分金属材料有极强的腐蚀性，二氧化碳腐蚀又可称为甜蚀，在相同的PH条件下，二氧化碳水溶液的腐蚀性比盐酸还要强。以下是二氧化碳腐蚀影响的因素。 1、温度的影响。

研究表明，温度是影响二氧化碳腐蚀的重要因素，而且温度对腐蚀速率的影响较为复杂，在一定的温度范围内，碳钢在二氧化碳水溶液中的腐蚀速度随温度的升高而增大，当碳钢表面形成致密的腐蚀产物膜时，碳钢的溶解度随温度的升高而降低，前者加剧腐蚀，后者则有利于保护膜的形成以减缓腐蚀。腐蚀产物碳酸亚铁溶解度具有负的温度系数，溶解度随温度的升高而降低，即反常溶解现象。Ikeda等人的研究结果表明较低温度下，在碳钢表面生成少量松软且不致密的氧化亚铁膜，此时材料表面光滑，腐蚀为均匀腐蚀。 2、二氧化碳分压的影响

许多学者认为二氧化碳分压是控制腐蚀的主要因素之一。

Cor和marsh对此作了估计，结果为：当二氧化碳分压低于0.021Mpa时，腐蚀可以护绿：当二氧化碳分压为0.021--0.21Mpa时腐蚀有可能发生；当二氧化碳分压大于0.21Mpa时通常表示将发生腐蚀。

对于碳钢、低合金钢的裸钢。最早的腐蚀速率可以用De warrd和millians的经验公式（温度低于60°C，CO2分压小于0.2Mpa）计算：lgvc=0.67lgP（CO2）+C

式中：Vc——腐蚀速率，mm/a；

P（CO2）——CO2分压，MPa C——温度校正系数。

此公式最初是在大气环境中，将试件置于搅拌溶液里，以实验室得到的腐蚀数据为基础建立起来的，重点考察了CO2浓度对腐蚀速率的影响而没有考虑其他影响因素，所以有一定的局限性。

3、PH值的影响

K．videm等人向正在进行试验的溶液中加入NaHCO3，使溶液的PH值升高，观察到腐蚀速率迅速发生变化。在温度为70°C、铁离子浓度很低（1-2mg/L）时，加入12mmol/L碳酸氢钠，随着PH值由4.1升到6.2，腐蚀速率几乎降低了一倍。 Mishra B等在研究溶液中含CO2管线的腐蚀速率时，得到了腐蚀

速率与PH值及PH值与CO2分压的关系，如公式2和公式3所示。 LogIc=-1.3PH+B (2)

PHcalc=-0.5logPco+0.0417T+3.71 (3)

2

式中；B——常数； Ic——腐蚀速率，mm/a。

Kane等认为：由于酸性气体的存在引起的低PH值必然引起高的腐蚀速率，相反，模拟腐蚀介质的成分获得的PH值，在高CO2和H2S分压时，也引起低的腐蚀速率。溶液的PH值主要由温度、酸性气体的分压和HCO3ˉ的浓度来决定，其关系如公式4和公式5所示。 如果【HCO3-】>0

PH1=C1-log（Phs）+Pco（温度为20°C） (4)

2

2

PH2=C2-log（Ph2s）+Pco+log（HCO）（温度为20°C） (5)

2

3-

式中：C1和C2——常数；

Phs和Pco——该两种气体的分压，Bar；

2

2

当温度大于100°C时PH值将随C1和C2的变化而变化。 4、流速的影响

实际经验和实验室研究表明，流速对钢的腐蚀有较大的影响。腐蚀速率随流速增加有惊人的增大，并导致严重的局部腐蚀。设计上，流动的气体或液体将对管道内壁构成强烈的冲刷，除了使管道承受一定的冲刷力、促进腐蚀反应的物质交换外，还将抑制致密保护膜的形成，影响缓蚀剂作用的发挥，尤其是在材料内壁已不光滑的条件下，局部的流速可能远远高于整体