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温度对CO2 腐蚀的影响

  温度对CO2 腐蚀的影响较为复杂。在一定的温度范围内,在含CO2 的水溶液中CO2 的溶解度将随温度升高而增大,但当温度升得较高时,当碳钢表面生成致密的腐蚀产物(FeCO3 )膜后,碳钢的溶解速度将随着温度升高而降低,如图3-54 所示。

  温度对CO2 腐蚀的影响主要表现在三个方面,一是温度影响了介质中CO2 的溶解度,介质中CO2 浓度随着温度升高而减小;二是温度影响了反应进行的速率,反应速率随着温度的升高而增大;三是温度影响了腐蚀产物成膜的机制。由此可见,温度强烈影响着表面膜的性质、特征和形貌,也影响着CO2 的腐蚀过程。

  根据研究中温度对腐蚀的影响,铁的CO2 腐蚀可分为:

  ①当温度低于60℃时,腐蚀产物膜为FeCO3 ,膜软而无附着力,金属表面光滑,金属上主要发生均匀腐蚀。

  ②当温度为60〜110℃时,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;

  ③当温度为110〜150℃时,均匀腐蚀速率较高,局部腐蚀严重(一般为深孔),腐蚀产物为厚而疏松的FeCO3 粗结晶。

  ④当温度高于150℃时,生成细致、紧密、附着力强的FeCO3 和Fe3O4 膜,腐蚀速率较低。

  分析表明,温度的变化可能影响了基体表面FeCO3 晶核的数量与晶粒长大的速率,从而改变了腐蚀产物膜的结构与附着力,即改变了膜的保护性。由此可见,温度的影响主要是通过影响化学反应速率与腐蚀产物成膜机制来影响CO2 腐蚀的。

  综上所述,根据介质温度的差异,CO2 腐蚀的发生分为三类。在温度较低时,主要发生金属的活性溶解,对碳钢主要发生金属的溶解,为CO2 导致的全面腐蚀;而对于含铬钢,则可以形成具有保护性的腐蚀产物膜。在中间温度区间,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,对于碳钢和含铬钢,腐蚀产物可较好的沉积在金属表面,从而抑制金属的腐蚀。


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