46
легко удаляется потоком электролита, со стенок корродирующего оборудования.
Однако преимущественно углекислотная коррозия протекает как электро-
химический процесс с водородной деполяризацией. В результате анодной реакции
осуществляется ионизация атомов железа:
Fe + mH
2
O → Fe
2+
∙mН
2
O + 2ē;
Образуются гидратированные ионы железа Fe
2+
∙mН
2
O, которые в растворе
преобразуются в гидрокарбонат железа (II) - Fe(HCO
3
)
2
.
Катодный процесс осуществляется как ионами гидроксония (Н
3
O)
+
из глу-
бинного водного объема раствора, так и ионами водорода (H
+
), образующимися
при диссоциации угольной кислоты. При низких давлениях СO
2
концентрация
Н
2
СO
3
мала, при этом наблюдается большая подвижность ионов гидроксония и
деполяризация осуществляется ионами гидроксония из глубинных водных рас-
творов по схеме:
Н
3
O
+
+ ē → H
+
+ Н
2
O + ē → 1/2 Н
2
+ Н
2
O.
Интенсивность этой реакции зависит от рН среды.
Раствор диоксида углерода в воде представляет собой буферную систему.
При повышенной концентрации СO
2
, что соответствует высокому парциальному
давлению СO
2
, равновесие (4.1) смещено вправо. Молекулы H
2
CO
3
обеспечивают
пополнение ионов водорода в приэлектродном пространстве за счет диссоциации.
Скорость диссоциации H
2
CO
3
и, соответственно, поступление за счет этого ка-
тионов водорода, превышает скорость диффузии ионов водорода из глубинного
объема раствора, тогда как в растворах сильных кислот ионы водорода, потреб-
ляемые в коррозионном процессе, в основном доставляются к поверхности метал-
ла только за счет диффузии их из объема глубинного раствора. Экспериментально
доказано, что при одной и той же величине рН раствора коррозия в углекислотной
среде протекает более интенсивно, чем в растворе сильных кислот, что объясня-
ется буферным действием диоксида углерода. При высоких парциальных давле-
ниях СO
2
концентрация углекислоты в воде возрастает, равновесие (4.1) смещает-
ся вправо и деполяризация осуществляется ионами водорода из угольной кисло-
ты, адсорбированной на поверхности металла или в приэлектродном пространст-
ве. Углекислотная коррозия протекает как сложный многостадийный процесс,
представленный на рис. 19
.
При низких концентрациях ионов железа (II) в продуктах коррозии преоб-
ладает черное магнитное вещество FеО∙FeCO
3
(рис. 19,б). При высоком содержа-
нии ионов железа (II) (рис. 19, в) в воде в результате гидролиза продуктов корро-
зии приэлектродный слой подщелачивается до рН > 8,3. В растворе увеличивается
концентрация ионов CO
3
2-
и образуется сидерит FeCO
3
, который осаждается в ви-
де сплошного слоя на ранее образовавшемся на поверхности металла черном маг-
нитном веществе и сильно замедляет углекислотный коррозионный процесс.
Количество водной фазы в продуктах скважины оказывает влияние на ско-
рость коррозии газопромыслового оборудования. Разрушение металла наблюда-
ется уже при относительной влажности газа ≈ 20%. При дальнейшем увеличении
влажности скорость коррозии резко возрастает. Наиболее интенсивно коррозия
развивается при конденсации на поверхности металла тонкой пленки воды.