CO 2 腐蚀最典型的特征是呈现局部点蚀、癣状腐蚀和台地状腐蚀,其中台地状腐蚀是腐蚀过程最严重的一种情况,这种腐蚀的穿孔率很高,因而用于油气开采、集输、长途输送的钢管常常遭受到CO 2 腐蚀而穿孔。
对于碳钢的CO 2 腐蚀形貌,主要以均匀腐蚀和三种类别的局部腐蚀(点蚀、台地腐蚀和冲刷诱发局部腐蚀)的形式出现。
(1)点蚀
对于油气井和集输管线,点蚀通常发生于低流速的环境下。点蚀往往是引发台地腐蚀的初始阶段,而且点蚀的敏感性随温度和CO 2 分压增加而改变 [13,38] 。目前人们对CO 2 环境下碳钢的点蚀形成机制还不明确,不同的学者将点蚀的诱因和发展归因于不同的影响因素 [39,40] ,对点蚀倾向和点蚀速率也没有有效的预测方法。
(2)台地腐蚀
台地腐蚀多发生于中低流速的操作条件下,其典型腐蚀形貌为蚀坑底部较大较平,而蚀坑边缘较为陡峭,如阶梯一般。目前台地腐蚀的成因尚不明确,Crolet等 [41] 提出台地腐蚀的发生与碳钢内部不同金相组织的电偶效应有关;Ikeda等 [42] 认为台地腐蚀的诱因与非保护性的腐蚀产物膜和腐蚀产物膜破损紧密相关;Dugstad [43] 将其归因于保护性腐蚀产物膜的不均匀分布引起的电偶耦合效应。
(3)冲刷诱发局部腐蚀
易发生于高流速下,在点蚀和台地腐蚀发生处,由于局部的湍流和应力作用造成腐蚀产物膜的剥离。
实际上,CO 2 腐蚀往往表现为全面腐蚀和一种典型的沉积物下方的局部腐蚀共同出现。但现在普遍认为,油气井的CO 2 腐蚀应以局部腐蚀特性来定义和评价预测,因为设备的寿命常因局部腐蚀穿孔、断裂而终止,这时壁厚的均匀减薄并不严重。