Давление в баллоне с углекислотой на 40 л: сколько атмосфер

Двуокись углерода имеет много полезных применений: при тушении пожаров, в пищевой промышленности, для просушивания литейных форм и других. Углекислотой заправляют многоразовые баллоны, которые доставляют потребителям. Чтобы их использовать, нужно знать, каким требованиям они должны соответствовать, какие правила использования такого оборудования существуют. Давление в баллоне с углекислотой должно точно соответствовать нормативам.

Использование редуктора для баллонаИсточник ballony.com.ua

Физические и химические характеристики

При комнатных давлении и температуре это вещество является бесцветным газом. Оно имеет свой, немного кисловатый, запах. Если в баллоне углекислота находится в жидком состоянии, она должна находиться под давлением, которое не меньше, чем 5850 КПа.

При охлаждении до температуры -56 градусов и давлении 519 КПа углекислота переходит в твёрдое состояние.

Такое вещество называют «сухой лёд». Давление углекислоты в баллоне нужно знать для того, чтобы быть уверенным в том, что вещество находится в нужном состоянии.

Виды продукции

Двуокись углерода производят в следующем виде:

• Сжиженный газ, который хранится под давлением 50 кг/кв.см. Для этого требуется обеспечить температуру воздуха, не превышающую 31 градуса.
• Жидкий углекислый газ для хранения в специальных термосах.
• В виде сухого льда.

После этого продукт помещают в чёрные резервуары с жёлтыми предупредительными надписями и доставляют потребителям для использования.

Редуктор расхода газаИсточник donmet.com.ua

Как должен поступать потребитель

Если фирма использует углекислоту в своей работе, ей необходимо найти тех, кто организует поставку. Процедура получения выглядит таким образом:

• В компании, которая занимается поставками, оставляют заявку на получение определённого количества продукта.
• В назначенное время получить баллоны, заправленные газом.
• Вернуть те резервуары, углекислота из которых уже была использована.

Для заправки используются различные типы баллонов:

• 40-литровая ёмкость вмещает 24 килограмма газа. Баллон имеет диаметр 21,9 см, высоту 140 см.
• В 20-литровом диаметр 21,9 см — высота составляет 85 см. Здесь помещается вдвое меньше газа — 12 килограммов.
• 10-литровая ёмкость более миниатюрная. Диаметр равен 14 см, а высота — 86,5 см. Покупателю предоставляется 6 кг углекислого газа.

Существуют ещё несколько типов баллонов, для которых может быть выполнена заправка. 

Внешний вид баллонов с углекислотойИсточник nord-gaz.com

Ёмкости для газа

Они могут иметь объём от 0,4 до 50 л. Такие баллоны могут использоваться в течение десятков лет.

Эти ёмкости могут применяться не только для выдачи потребителям, но и для хранения или промежуточной транспортировки. Ёмкости в обязательном порядке должны соответствовать требованиям ГОСТа 949-73.

Для указанного использования применяются цельнолитые баллоны, имеющие в своём составе конструкционную сталь марки 45Д, а также легированную марки 40ХГСА. Каждая модель используется с условием, что давление газа не превысит предельную величину. При ёмкости не выше 20 л она составляет 20 МПа, для больших может достигать 20 МПа.

Углекислотный огнетушительИсточник tps72.com
Сколько кубов газа в баллоне 50 литров пропана – сколько литров, кг и м3 вмещает баллон с газом, характеристики, правила расчета и хранения

Толщина стенок баллона составляет 7 мм. Резервуары делают из трубчатых металлических заготовок, диаметр которых соответствует размеру баллона. С одной стороны, методом обжима делают сферическую поверхность, с другой — создают горловину, через которую будет поступать сжиженный газ. На неё необходимо напрессовать кольцо, которое позволит надёжно прикрепить вентиль. Колпак будет надет на него для того, чтобы защитить от механических повреждений.

Для баллонов предусмотрена специальная маркировка. Общий цвет является чёрным, для надписей применяется оранжевый цвет. Не ёмкостях должны быть надписи «Углекислота», «Двуокись углерода» или «CO2».

Устройство баллонов предусматривает наличие таких элементов:

• Для устойчивости в баллоне используется специальный башмак прямоугольной формы.
• Резервуар, в который закачивается сжиженный газ.
• Запорный латунный вентиль, использующий правую резьбу.
• Предохранительный стальной колпак.
• Кольца из резины, которые располагаются вдоль цилиндрической части резервуара.

Через каждые пять лет эксплуатации баллоны должны проходить осмотр и аттестацию, которая подтверждает исправность и пригодность для последующего использования. Дата последнего освидетельствования указывается на баллоне. Надпись помещают на зачищенную горловину и обводят кружком, нарисованным жёлтой краской.

Самостоятельная заправка баллонаИсточник ballony.com.ua

Процедура зарядки

Перед тем, как производить заправку, нужно внимательно осмотреть резервуар. Даже незначительные повреждения могут привести к взрыву. Если баллон исправен, приступают к проведению заправки углекислым газом.

В баллон заливают сжиженный газ. Для этого нужно создать разность давлений. Ёмкость нужно заполнить только на 80%. Оставшаяся часть отводится для газообразной части. Если этого не сделать, давление в баллоне может превысить норму.

Технический паспорт баллонаИсточник ballony.com.ua

Вес баллона

При использовании, транспортировке и зарядке необходимо контролировать наличие в баллоне углекислого газа. Для этой цели применяется взвешивание. Из полного веса нужно вычесть массу следующих деталей:

• Сосуд, где содержится сжиженный газ.
• Вентиль, через который производится зарядка.
• Защитный колпак.
• Предохранительные железные кольца.
• Если используется, должно быть учтено то, сколько весит башмак.

Производится взвешивание всей конструкции, затем вычитается масса перечисленных деталей. Оставшаяся часть говорит о том, сколько осталось внутри углекислого газа. Средний вес этих узлов равен:

• Вес кольца составляет 300 г.
• Масса металлического колпака достигает 1,8 кг.
• Башмак обычно весит 5,2 кг.

Вес баллона различается в зависимости от его ёмкости и предельно допустимого давления. Например, при давлении до 150 атм он составит 73 кг, а при 200 — 88 кг. 

Хранение баллонов с углекислотойИсточник budasistents.com

Сферы использования

Углекислый газ имеет много различных способов применения. Наиболее известными являются следующие:

• В медицинских целях для сохранения тканей может потребоваться заморозка.
  Для этой цели может использоваться сжиженная углекислота. Если её выпустить в условиях комнатной температуры и давления, то она принимает вид белых хлопьев забирая много тепла.
• В парфюмерной промышленности сжиженный углекислый газ помогает получать духи с насыщенным запахом. Такая технология позволяет избежать неприятного специфического запаха, который может появляться в некоторых случаях при таких процедурах.
• Углекислота позволяет создавать освежающие газированные напитки. Она также используется в качестве важного компонента при составлении некоторых коктейлей.
• Когда производится ремонт или осуществляются строительные работы, часто требуется выполнение сварочных работ. Углекислота позволяет выполнять их без образования дополнительного нагара, что существенно улучшает результат работы.
• Углекислотные огнетушители отличаются высокой эффективностью при тушении пожара. Их важным достоинством является возможность применять при тушении электрооборудования, так как в этом случае исключён риск возникновения короткого замыкания. Если производится тушение предметов, которые при тушении водой могут испортиться, то в этом случае углекислотные огнетушители будут хорошим выбором.
• Использование сухих углекислых ванн является эффективной медицинской процедурой. Газ способствует расширению пор и регенерации клеток кожи. Процедура практически не имеет противопоказаний. Она может применяться даже после инфаркта, так как не создаёт чрезмерной нагрузки на организм.

Баллоны принято делить на категории в соответствии с их объёмом. Те, которые имеют не больше 20 л, считаются малыми, от 20 до 40 — средними, а превышающие 40 л считаются большими.

Производство углекислотыИсточник labirint-vrn.ru
Реле давления воды для насоса: конструкция прибора, принцип работы и как настроить

Самостоятельная работа

Не всегда есть возможность производить промышленную заправку у производителей. В таких случаях стоит её делать самостоятельно. При этом нужно учитывать следующее:

• Бывает так, что потребителю для работы необходимы небольшие ёмкости, а заправщик работает только с большими баллонами. В этом случае работу можно проводить в два этапа: получить заправленные большие ёмкости, а затем с их помощью, зная, какое давление в баллоне с углекислотой, заправить те, которые нужно.
• Для заправки малого баллона с помощью большого необходимо использовать шланг высокого давления. При проведении этой процедуры нужно тщательно соблюдать требования техники безопасности. В противном случае может возникнуть аварийная ситуация.
• Если используемые ёмкости в течение более 5 лет не были аттестованы, необходимо перед заправкой исполнить этот недочёт. Только после аттестации можно продолжить работу с ними.

Приобретать такое оборудование нужно только у надёжных поставщиков. В противном случае возрастает риск возникновения аварийных ситуаций. Такие поставщики содержат в порядке необходимую документацию, смогут предоставить нужные сертификаты и акты проведения испытаний.

Определение давления на выходе из вентиляИсточник remontostroitelstvo.ru

Если газобаллонное оборудование неисправно. Оно подлежит обязательной выбраковке. Для этого могут иметь место следующие причины:

• Наличие трещин в металле повышает риск взрыва ёмкости.
• Резьба горловины повреждена или изношена.
• Запорный вентиль неисправен и не может выполнять свои функции.
• Башмак, применяемый для устойчивости, имеет существенные повреждения или установлен косо.
• На резервуаре видны вмятины или в некоторых местах выпучен металл.
• На баллоне можно увидеть вмятины, глубина которых превышает десятую часть толщины оболочки.
• Если надпись, свидетельствующую о дате аттестации оборудования, обвели с неправильным образом.
• Видны проявления коррозии, имеющие значительную площадь и глубину.
• Не в порядке документы: отсутствует часть данных в техническом паспорте, отсутствует запись об освидетельствовании в положенные сроки.

Если общий срок эксплуатации баллона превышает сорокалетний срок, то он не может использоваться дальше. Освидетельствование ёмкости или ремонт вентиля может проводить только уполномоченная организация.

Проведение освидетельствованияИсточник промтехгаз.рф

Должны выполняться требования к технике безопасности, связанные с транспортировкой и складированием рассматриваемых ёмкостей:

• При перевозке баллоны должны находиться в горизонтальном положении.
• Нельзя при хранении допускать попадание прямых солнечных лучей.
• Запрещено размещать ёмкости в непосредственной близости от нагревательных приборов.

Тщательное соблюдение правил исключит риск возникновения аварийной ситуации.

Использование редуктора для баллонаИсточник ostwest.su

Меры безопасности

Углекислота приносит большую пользу, однако не стоит забывать, что одновременно это вещество является опасным и может нанести вред человеку. Чтобы избежать этого, нужно больше знать о его особенностях и соблюдать меры безопасности при использовании.

Углекислота не является ядовитой и не может взорваться. Однако она способна незаметно накапливаться и увеличивать свою концентрацию в определённом месте. При превышении 5% она уже представляет серьёзную опасность. В закрытом помещении это может привести к удушью.

Вентиль для газового баллонаИсточник sovet-ingenera.com

Опасность могут представлять охлаждающие свойства углекислоты. Если обращаться с ней неаккуратно, это может привести к образованию ожогов от замораживания. Этот эффект особенно опасен при попадании очень охлаждённого материала на слизистую оболочку глаза. Чтобы избежать такого риска, с углекислотой работают в маске, очках и одев перчатки.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе: особенности настройки реле

Поступление газа из баллона

При поступлении газа из баллона необходимо учитывать следующее:

• После открытия вентиля давление углекислоты приводит к резкому расширению газа, приводящему к его сильному охлаждению. В выходящем газе присутствует небольшое количество водяного пара, который может превратиться в кристаллы льда и закупорить отверстие.
• Обычно на выходе из вентиля устанавливают редуктор, который снижает перепад давления.
• Чтобы лёд не закупорил редуктор, между ним и вентиле ставят подогреватель газа, который уменьшает снижение температуры углекислоты.
• Используется осушитель газа, который представляет собой небольшую ёмкость, заполненную адсорбирующим веществом. Используются два типа осушителей. Тот, который предназначен для работы в условиях высокого давления, находится между вентилем и редуктором. Осушитель низкого давления расположен после редуктора.

Применение этих узлов позволяет сделать работу с углекислотой более безопасной и эффективной.

Цистерна для транспортировки углекислотыИсточник ca-di.ru

Проверка баллона

После истечения пятилетнего срока баллоны для углекислого газа должны проходить проверку. Без её прохождения дальнейшее использование ёмкости невозможно. Освидетельствование может проводить только уполномоченная организация.

Процедура предусматривает проверку состояния оборудования. При этом обращают внимание на следующее:

• Выполняется тщательный осмотр внешнего вида. Не должно присутствовать повреждений или обширных и глубоких следов ржавчины.
• Производится полное удаление углекислого газа из обследуемой ёмкости. Это делают с использованием инертных газов.
• Проверяется исправность работы вентиля.
• Выполняется оценка толщины стенок баллона. Для этого производится его взвешивание. Результат покажет, насколько уменьшился его вес и, соответственно, истончились стенки.
• Гидравлические испытания показывают исправность работы оборудования.
• После проверки выполняется просушка. Это делают с помощью прогретого воздуха.
• При необходимости может производиться замена вентиля или выполняться покраска резервуара.

После того, как проверка окончена, с помощью специального клейма ставят дату проведения и обводят овальной линией. На баллоне должен присутствовать его технический паспорт. В нём содержится такая информация: заводской номер, вместимость в литрах воды, масса при изготовлении, рабочее и проверочное давление в атмосферах, клеймо завода, проводившего переаттестацию.

Вместимость в литрах воды увеличилась, это говорит о возможности образования внутренних трещин или изменении геометрии ёмкости. Если возрастание превысило 1,5%, то это считается признаком неисправности оборудования.

Баллон с углекислым газомИсточник chipmaker.ru
Все о датчике давления Ардуино

Заключение

Баллоны с углекислотой используются во многих сферах человеческой деятельности. Для того, чтобы их использовать, нужно знать правила техники безопасности, физико-химические свойства вещества, особенности использования. Углекислый газ при хранении находится под высоким давлением, его применение требует соблюдения строгих требований, о которых необходимо знать.

Какое давление в баллоне с углекислотой, меры предосторожности

Давление в баллоне с углекислотой — очень важный показатель при выполнении целого ряда работ, прежде всего связанных со сваркой. Кроме того, давление играет важную роль в формировании состояния углекислоты в емкости. Так различают газообразный вид, жидкий и даже твердый и все эти превращения напрямую зависят от температуры и давлении в баллоне.

Физические и химические показатели

В газообразном состоянии – это вещество — бесцветный газ с немного кисловатым запахом и таким же вкусом. Жидкая форма представляет собой субстанцию, лишенную, как цвета, так и запаха. Какое давление в баллоне с углекислотой, находящейся в жидком состоянии? Оно равно 5850 кПа и более.  Интересно, что уже при температуре около -56,6°С и давлении в 519 кПа жидкая форма углекислого газа превращается в твердое вещество, которое называется «сухой лед».

Давление в баллоне с углекислым газом знать необходимо, так как для каждого из видов работ необходима своя форма этого вещества, так сварку производят, когда в емкости содержится газ, а хранение веществ возможно только при использовании «сухого льда», то есть твердой формы углекислоты.

Меры безопасности

Это вещество, как и многие другие химические компоненты, требует максимального внимания при работе с ним. Даже зная о том, что углекислота не может взорваться и не обладает ядовитыми составляющими, все равно следует задумываться о том, какова концентрация ее в окружающем воздухе. Опытным путем доказано, что при превышении значения в 5%, наступает недостаток кислорода, который в закрытом помещении может стать причиной удушья, следовательно, смерти. Именно поэтому необходимым условием при работе с емкостями, содержащими это вещество, является наличие хорошей вентиляции. Давление газа в баллоне с углекислотой может изменяться под действием различных факторов, так при атмосферном давлении жидкая форма переходит в состояние газа, а если температура при том же давлении окажется равной -78,5°C, то он превращается в подобие снега  и может стать причиной поражения  слизистой оболочки глаз. Именно поэтому при выполнении любых работ с углекислотой непременным атрибутом являются защитная маска или очки, а также специальные перчатки.

Особенности работы с цистернами и иными крупными емкостями

Давление в баллоне с углекислотой необходимо знать и при осуществлении работ по осмотру крупных емкостей, таких как канистры или цистерны (в промышленных масштабах). Перед началом необходимо защитить глаза и руки, а сам осмотр производить, пользуясь дополнительно еще и шланговым противогазом. Работы начинаются лишь тогда, когда емкость приобретет температуру окружающего воздуха. Углекислота в виде газа активно используется в процессах сварки. Газ может подаваться в прибор, как в чистом виде, так и в составе смеси из газов, все зависит от типа аппарата.

Сварка может питаться следующим образом:

• от станции, производящей углекислый газ;
• от баллона с этим веществом;
• от стационарного накопителя.

При больших объемах потребления углекислого газа и отсутствии у предприятия автономной станции углекислота хранится в специализированных стационарных сосудах, при меньших объемах – в емкости. При небольших объемах потребления или простой невозможности проведения трубопроводов к сварочным аппаратам для снабжения их углекислым газом используются знакомые всем и каждому емкости, поэтому — то очень важно знать, какое давление углекислоты в баллоне.

Для отбора газа непосредственно из баллона, емкость должна в обязательном порядке оснащаться редуктором, а также подогревателем газа и его осушителем. При выходе углекислого газа из баллона в момент открытия вентиля, в результате его расширения происходит так называемое адиабатическое охлаждение вещества. При высокой скорости расхода может произойти замерзание содержащихся в газе паров воды и, как следствие, закупорка редуктора. В связи с этим между редуктором и вентилем баллона желательно нахождение подогревателя газа. В свою очередь, газ, проходящий по змеевику, подогревается электрическим нагревательным элементом, находящимся в комплекте и включенным в сеть.

Для извлечения жидкости из углекислого газа применяется элемент под названием осушитель газа. Он представляет собой корпус, заполненный материалом с адсорбирующими свойствами, то есть  хорошо впитывающим влагу. Осушители различаются по степени давления — высокого давления, устанавливаемые до редуктора, и низкого давления, устанавливаемые после редуктора. Таким образом, давление в баллоне с углекислотой является знанием, которое определяет качество выполняемых работ, а также безопасность для самих операторов, которым все же необходимо наличие специальных защитных костюмов.

Углекислота

Углекислота при обычных условиях – бесцветный газ, примерно в 1.5 раза тяжелее воздуха, благодаря чему ее можно переливать, как жидкость, из одного сосуда в другой. Масса одного литра углекислоты при 0 градусах Цельсия и 760 мм рт. ст. составляет 1.98 г. Вода растворяет значительное количество углекислоты; 1 объем воды при 20 градусах Цельсия растворяет 0.88 объема СО2, а при 0 градусах Цельсия – 1.7 объема. Под давлением около 60 атмосфер углекислота при обыкновенной температуре превращается в жидкость. Жидкую углекислоту хранят в стальных баллонах. При быстром выливании ее из баллона поглощается вследствие испарения так много тепла, что углекислота превращается в твердую, белую снегообразную массу, которая, не плавясь, возгоняется при – 78.5 градусах Цельсия.

В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов (известняк, доломит) или при производстве алкоголя. Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, которые поглощают углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая углекислоту. В современных установках получения углекислого газа вместо гидрокарбоната чаще применяется водный раствор моноэтаноламина, который при определённых условиях способен абсорбировать СО₂, содержащийся в дымовом газе, а при нагреве отдавать его; таким образом отделяется готовый продукт от других веществ.Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона.

В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290. Углекислый газ используется для газирования лимонада и газированной воды.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.

Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.

Когда углекислота применяется в газовой фазе, то для хранения она используется под давлением, как сжиженный газ, в виде жидкой фазы. Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии намного выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. Когда в 40-литровый баллон с нормальным давлением 100 кгс/см² залито 20 кг сжиженного углекислого газа, то при температуре +31 °С в баллоне будет только жидкая фаза с давлением 100 кгс/сm². Если температура будет выше, то следует уменьшить заполнение баллона или использовать баллоны с более высоким рабочим давлением. Если углекислота будет охлаждаться, то при температуре +21 °С при нормальном заполнении в баллоне появится газовая фаза.

Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при посадке внатяг) и т. д. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Углекислота ГОСТ 8050-85 поступает клиенту в баллонах объемом 40, 30, 20,10,7 и 5 литров. НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ использовать пищевую углекислоту, произведенную на спиртзаводах, для сварочных работ в связи с повышенным содержанием влаги в таком продукте. Баллоны под углекислоту принимаются под наполнение как с рабочим давлением 150, так и 125 атмосфер, за исключением 40л баллонов под наполнение 24 кг – это только под 150 атмосфер. Баллоны укомплектовываются вентилями ВК-86 и ВК-94, один раз в пять лет проводится техническое освидетельствование баллона.

Правила расчёта газа по в баллоне по формулам согласно ГОСТу

Этот вопрос очень часто волнует многих сметчиков. Это связано с тем, что многие поставщики указывают в накладных либо количество баллонов, либо м3, либо литры. Для расчета количества углекислого газа можно воспользоваться формулами, которые будут приведены ниже.

Согласно ГОСТ 8050-85, в котором речь идет о двуокиси углерода газообразном и жидком, это вещество применяется в качестве защитного газа при проведении работ по сварке. Если говорить о составе смеси, то она может обозначаться обозначается СО2; СО2+ Ar; Ar + О2 + СО2. Некоторые производители могут использовать еще маркировку смеси: MIX1, MIX2, MIX5.

Размеры баллонов и их параметры, предназначенные для ацетилена, можно найти в документах ГОСТ 949-73, в котором речь будет идти о баллонах стальных малого и среднего для газов на Рр≤ 19,7Мпа. Самыми часто встречающимися баллонами являются емкости объемом на 5, 10 и 40 л.

При создании рабочего давления углекислоты в баллоне до значения 14,7 Мпа (или 150 кгс/см2), коэффициент заполнения составит: 0,60 кг/л. Если давление 9,8 Мпа (или 100 кгс/см2), то коэффициент заполнения будет равен 0,29 кг/л. При давлении 12,25 Мпа (или 125 кгс/см2), этот коэффициент составит 0,47 кг/л.

При нормальных условиях объемный вес газообразной углекислоты составляет 1,98 кг/м3.

В качестве примера рассмотрим расчет веса углекислоты, находящегося в 40-литровом баллоне с рабочим значением давления в 14,7 Мпа (или 150 кгс/см2).

0,6 * 40л – 24 кг

Далее следует просчитать объем газообразной углекислоты:

24кг / 1,98 кг / м3 = 12,12м3

Можно сделать вывод,что 1 баллон равен 40л, или 24 кг, или 12,12 м3.

Полезная информация:

Особенности хранения углекислоты и ее транспортировка

Требования безопасности при работе с углекислотой

Оказание помощи при отравлении углекислотой

Вентиль углекислотный ВБУ исп. 03 (на малый баллон, резьба W 19,2), БАМЗ

В настоящее время в промышленности отсутствуют специальные отечественные вентили для установки на баллоны с углекислым газом. Применяемый для этой цели кислородный баллонный вентиль имеет недостаток: уплотнитель клапана из поликарбонатной смолы обладает недостаточной стойкостью в среде углекислого газа, что требует частой замены клапана при эксплуатации.

С целью решения этой задачи и для более полного удовлетворения требований потребителя была осуществлена разработка и осваивается выпуск вентилей баллонных углекислотных – ВБУ и ВБУ-М.

Вентиль баллонный углекислотный для установки  на баллоны среднего   объема имеют коническую резьбу W 27,8, а на баллоны малого объема —  W 19,2.

Вентиль может использоваться для сжатого воздуха, азота, инертных и других неагрессивных по отношению к латуни  газов,

По заказу потребителя вентили изготавливаются в 2-х исполнениях: ВБУ (без разрывной предохранительной мембраны) и ВБУ-М (с разрывной предохранительной мембраной).

Вентиль предназначен для установки на баллоны среднего или малого объема для углекислоты на Рр≤10МПа (100 кгс/см2). Вентиль является запорным приспособлением баллонов при наполнении, хранении и расходовании из них углекислого газа.

Вентиль предназначен для углекислого газа, но может использоваться для сжатого воздуха, азота, инертных и других неагрессивных газов.

Вентили изготавливаются в следующих исполнениях:

— ВБУ для установки на баллон среднего объема;

— ВБУ исп.03 для установки на баллон малого объема.

Вентиль имеет сертификат соответствия системы сертификации ГОСТ Р.

Вентиль ОКП 36 4573 изготавливается по   ТУ 3645-048-05785477-2007.

Вентиль ВБУ изготавливается вида климатического исполнения УХЛ 2 по ГОСТ 15150, но для работы в интервале температур окружающей среды от минус 50 до плюс 600 С.

Пример условного обозначения вентиля ВБУ для баллона среднего объема при заказе:

«Вентиль баллонный углекислотный ВБУ УХЛ 2».В интернет-магазине www.svarbi.ru, а также в магазинах группы компаний СВАРБИ вы всегда сможете получить подробную информацию о товаре, его характеристиках и условиях доставки.

Как определить, что сварочный бак (почти) пуст?

Для многих видов сварки требуется газ для создания газовой защиты.

Защитный газ позволяет сварщику вступать в контакт с металлами без воздействия других частиц или загрязняющих веществ в воздухе на сварной шов.

При использовании этого метода сварки для завершения сварки требуются полные газовые баллоны. Вы не сможете продолжить, если у вас закончился бензин!

Как определить, что сварочный бак почти пуст?

изображение сварки баков

В сварочном баке есть датчики давления и расхода, которые помогут вам определить, мало ли газа в вашем баке. Как только эти датчики достигнут определенного низкого уровня, вы должны снова заполнить свои баллоны, чтобы обеспечить достаточное количество газа для будущих сварных швов.

Нехватка сварочного газа может быть не только опасной, но и неэффективной. Загрязняющие вещества могут попасть в сварной шов, что может помешать вашему проекту.

Это оставит вас без чистой сварочной ванны, что позволит воздуху попасть в работу. Если ваши баки будут полными, это позволит вам завершить чистый и надежный проект.

Когда пора заменить бак?

Газ

используется при кислородно-топливной сварке, сварке металлов в среде инертного газа (MIG) и сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).

Все требуют газа для создания защитной дуги, чтобы сварной шов не содержал загрязнений. В зависимости от типа используемого метода сварки могут использоваться различные газы.

Это может варьироваться от кислорода и горючего газа, такого как ацетилен или пропан, для кислородно-топливной сварки до углекислого газа, аргона или гелия для сварки MIG и аргона для сварки TIG.

В чтобы этот процесс был эффективным, вы должны знать, когда ваш танк близко к пустому. Есть несколько методов, чтобы определить, является ли ваш танк почти пустой.

Хотя эти методы не могут дать вам точного числа, они помогут вам определить, когда пора заменить бак!

• Чек датчики
• Попробуйте взвешивание бака
• Горячий испытание водой
• Примечания с прошлого раза

А сварочный бак будет иметь регулятор (управляет газом из бака) с давлением датчики на нем. Глядя на эти датчики, вы получите хорошую оценку уровень газа, который у вас остался.

Пока не точны в своих показаниях, поскольку датчик приближается к нулю, у вас будет мысль о том, что пора заменить бак.

Еще один способ узнать, пуст ли ваш бак, — это вес! Если вы знаете вес пустого бака и вес вашего полного бака, вы можете найти разницу и манометр оттуда.

Вы узнаете уровень газа по весу после продолжительного использования.

Это также зависит от типа используемого газа. Этот метод был рекомендован сварщики используют кислород в своих баллонах!

Это тест — это быстрый и довольно простой способ получить хорошее представление об уровне газа в ваш танк.Возьмите миску или кувшин с кипящей водой и вылейте ее снаружи. вашего сварочного бака. Ощупайте бак снаружи.

Вы ищете изменение температуры. Вы заметите разницу в температуре большой части вашего баллона (обычно пустой) и температуры оставшегося газа.

Это хорошо подходит для баллонов с аргоном и дает приблизительную оценку того, сколько газа у вас осталось!

Есть шанс, что у вас закончится газ во время сварочного проекта, и вы быстро это заметите! Произойдет изменение консистенции сварочной ванны.

Хотя это может случиться в первый раз, вы можете углубиться в него с примечаниями об уровнях и времени использования газа.

Взятие заметки помогут вам оценить, сколько газа вы используете за определенный период времени, а также как работает ваш манометр. Принятие во внимание этих факторов позволит вам убедиться, что вы не выбегай в следующий раз!

Продолжение примечание от заправки бака к заправке только повысит точность, в которой вы можете использовать как можно больше газа, не заканчиваясь!

Проверка уровня сварочного бака

Вы должны смотреть на следующие предметы на вашем баке, чтобы проверить уровень:

• Манометр бака
• Манометр шланга
• Регулятор

Манометр бака сообщает вам, насколько заполнен бак.Чтобы определить, что сварочный бак почти пуст, прочтите показания прибора!

Часто измеряется в фунтах-силах на квадратный дюйм (psi), манометр покажет вам, что давление снижается.

Обратите внимание на давление в заполненном баке, оно может составлять 1000 фунтов на квадратный дюйм. Когда он достигнет 500 фунтов на квадратный дюйм, вы узнаете, что он наполовину пуст.

Используйте эту стратегию, чтобы определить, сколько газа осталось, вместо того, чтобы полагаться на ноль.

Некоторые датчики более точны, чем другие, но это позволит вам понять, когда ваш бак почти пуст.

Манометр шланга также может помочь вам определить, когда бак станет пустым. Этот манометр контролирует силу, с которой газ выходит из резервуара для сварки.

Более высокие скорости приведут к более быстрому потреблению газа.

Регулятор используется для контроля расхода газа в сварочной ванне. Это гарантирует, что газ будет выходить стабильно и плавно с равномерной скоростью!

Давление в резервуаре слишком велико, чтобы выйти само по себе.Регулятор обеспечивает выпуск этого газа на безопасном уровне.

При проверке этих манометров следует помнить несколько важных моментов:

• датчик не всегда может быть точным
• Датчики не всегда падают с постоянной скоростью

Приборы различаются в зависимости от их качества, а также их чувствительности. Большинство регуляторов с прикрепленными к ним манометрами представляют собой скорее оценки, чем точные цифры.

Изменения давления укажут, что газа больше или меньше, но это не идеальное число.

датчики тоже не всегда постоянно падают. Иногда вы заметите высокую показания давления, то есть полного, в течение длительного периода времени, а затем внезапно уронить.

манометру может потребоваться время для регистрации расхода газа. Один раз скорректировано, вам нужно будет делать заметки в поведении датчика, чтобы лучше понять, как работает ваш датчик!

Почему важно следить за своим сварочным баком

Недостаток газа может привести к недостаточной защите сварочной ванны.

Если это произойдет, загрязняющие вещества могут помешать сварке. Вмешательство в сварочные работы повлияет на качество и, возможно, на прочность сварного шва.

Вы знаете, что у вас закончился бензин, когда вы видите:

• Воздух пузыри в сварочной ванне
• Брызги
• Отверстия в сварном шве
• Копчение/больше искрообразование

Консистенция сварного шва изменится при отсутствии газа. Элементы в воздухе будут взаимодействовать со сварочной ванной и вызывать несоответствия в работе.

Часто это будет выглядеть так, как будто существуют пузыри или линия свернута в комок, как скомканный носок.

Вы также можете столкнуться с брызгами. Вокруг сварочной ванны и линии, с которыми вы работаете, можно обнаружить небольшие брызги металла в виде разбросанных точек.

Подробнее серьезно, вы можете создать отверстия в металле, с которым работаете. Сварка будет скомпрометирован, и вы, к сожалению, сможете видеть сквозь металл ты используешь.

Реакция воздухом, вы можете заметить дополнительный дым и искрение по сравнению с типичный сварной шов при активации газа. Это опять же реакция с загрязнениями в воздухе.

Если Если вы испытываете что-либо из вышеперечисленного, это может свидетельствовать о том, что у вас закончился бензин. Немедленно выключите сварочный аппарат и вернитесь к приборам.

Они должны указывать, что вы точно не работаете на полном баке. Замените бак на полный и возобновите сварку.

Эти симптомы должны исчезнуть, и вы сможете возобновить сварку в среде защитного газа.

Как заправить пустой сварочный бак (и как быть наготове)

Самый безопасный способ наполнить пустой бак — отнести его к сварочному аппарату и попросить его наполнить его для вас.

У вас заберут пустой бак (при условии, что он в рабочем состоянии) и дадут вам новый полный.

Это наилучший метод для всех видов заправки газом, чтобы обеспечить безопасные и качественные баллоны.

Для лучшей подготовки себя за то, что у вас всегда есть газ, вы можете купить (или взять в аренду) несколько баллонов.Таким образом, у вас всегда будет резервный резервуар для всех ваших сварочных нужд. своевременно.

При хранении газовых баллонов необходимо соблюдать важные меры предосторожности:

• Делать не храните сварочные емкости вблизи прямых источников тепла или солнечного света
• Хранить в вертикальном положении без возможности опрокидывания
• Держите защитные колпачки на клапаны
• Protect цилиндры от прямого контакта с землей, снегом, льдом, водой или коррозией (беречь от крайних элементов)
• Изготовить убедитесь, что хранилище вентилируется

Все эти советы обеспечат безопасное хранение резервного газа. После опорожнения баллонов вернитесь к поставщику для следующей заправки.

Газовые баллоны имеют решающее значение для ваших проектов по сварке в среде защитного газа. Для их безопасного выполнения требуется постоянное управление уровнями газа и хранение их в безопасном месте! Удачной сварки!

Двуокись углерода – обзор

4.3 Заводнение двуокисью углерода

Заводнение двуокисью углерода (CO ₂ ) заводнение – это процесс, при котором двуокись углерода закачивается в нефтяной пласт с целью увеличения добычи при добыче нефти ( Мандал, 2015).В идеале заводнение углекислым газом особенно эффективно в резервуарах глубиной более 2000 футов, где углекислый газ будет находиться в сверхкритическом состоянии, а плотность нефти порядка более 22–25°. На заводнение углекислым газом не влияет литология площади резервуара, а просто характеристики резервуара. Закачка углекислого газа, впервые опробованная в 1972 году в округе Скарри, штат Техас, успешно применялась во всем Пермском бассейне Западного Техаса и восточной части Нью-Мексико, а в настоящее время в ограниченных масштабах применяется в Канзасе, Миссисипи, Вайоминге, Оклахоме, Колорадо, Юте, Монтана, Аляска и Пенсильвания.

В последние годы все большее распространение получает использование двуокиси углерода для увеличения добычи нефти, отчасти из-за возможности одновременной секвестрации двуокиси углерода. Углекислый газ является особенно привлекательным вытесняющим агентом, поскольку он имеет относительно низкое минимальное давление смешиваемости с широким диапазоном сырой нефти. Строго говоря, углекислый газ на самом деле не смешивается с нефтью; вместо этого газ извлекает компоненты от легких до промежуточных (C ₅ –C ₃₀ ) из пластовой нефти и смешивается после многократных контактов.Это приводит к снижению как поверхностного натяжения, так и вязкости масла для улучшения вытеснения.

Из-за очень низкой вязкости двуокиси углерода плохо контролируется подвижность, и газ имеет тенденцию просачиваться и прорываться к добывающей скважине, оставляя непройденными большие площади коллектора. Чтобы противостоять этому, переменные объемы газа и воды (или рассола) могут быть закачаны в виде пробок (процесс вода-переменный газ, процесс WAG). Этот подход имеет тенденцию уменьшать вязкостные неустойчивости. Основными проблемами, связанными с заводнением, смешиваемым с диоксидом углерода, являются высокие потребности в газе и стоимость повторного повышения давления рециркулируемого газа.Осаждение асфальтенов также может быть проблемой в некоторых случаях.

Заводнение диоксидом углерода обычно используется для извлечения нефти из резервуаров, в которых начальное давление было снижено в результате первичной добычи и, возможно, заводнения (Orr Jr et al., 1982). В пласт закачивается вода до восстановления давления до требуемого уровня, а затем через эти же нагнетательные скважины в пласт вводится углекислый газ. Когда углекислый газ нагнетается в пласт, зона смешивания углекислого газа и низкокипящих производных углеводородов образует фронт, растворимый в нефти, что облегчает продвижение к добывающим скважинам.

Если скважина уже эксплуатировалась ранее и была определена как пригодная для заводнения углекислым газом, первое действие заключается в восстановлении давления в пласте до давления, пригодного для добычи. Это делается путем нагнетания воды (при закрытой добывающей скважине), которая восстанавливает давление в пласте до давления, подходящего для заводнения углекислым газом. Как только резервуар достигает этого давления, следующим шагом будет закачка углерода в те же нагнетательные скважины, которые использовались для восстановления давления.Углекислый газ нагнетается в резервуар и должен контактировать с нефтью. Это создает зону смешивания, которую легче перемещать в добывающую скважину. Нагнетание диоксида углерода может чередоваться с нагнетанием большего количества воды, и вода уносит нефть в сторону продуктивной зоны.

За первоначальной порцией углекислого газа обычно следует попеременная закачка воды и углекислого газа – вода служит для повышения эффективности вытеснения и минимизации количества углекислого газа, необходимого для заводнения.Добыча осуществляется из нефтяной отмели, которая формируется перед смешивающимся фронтом. По мере того, как пластовые флюиды добываются через добывающие скважины, углекислый газ возвращается в газообразное состояние и обеспечивает «газлифт», подобный тому, который возникает при исходном пластовом давлении природного газа.

До недавнего времени большая часть углекислого газа, используемого для повышения нефтеотдачи, поступала из природных резервуаров. Но разрабатываются новые технологии для производства углекислого газа в промышленных целях, таких как переработка природного газа, производство удобрений, этанола и водородных заводов в местах, где нет естественных резервуаров.Одна из демонстраций на заводе Dakota Gasification Company в Беуле, Северная Дакота, производит углекислый газ и доставляет его по новому трубопроводу протяженностью 204 мили на нефтяное месторождение Вейберн в Саскачеване, Канада. EnCana, оператор месторождения, закачивает углекислый газ, чтобы продлить срок эксплуатации месторождения, надеясь добавить еще 25 лет и целых 130 миллионов баррелей нефти, которые в противном случае могли бы быть брошены.

В дополнительной работе были изучены потенциальные улучшения в технологиях извлечения нефти с использованием двуокиси углерода, выходящие за рамки современного уровня техники, которые могут еще больше увеличить этот потенциал. Эта работа, в которой оценивается потенциал повышения эффективности извлечения нефти за счет повышения нефтеотдачи с использованием двуокиси углерода, показывает, что широкомасштабное внедрение передовых технологий повышения нефтеотдачи с использованием двуокиси углерода может повысить эффективность извлечения нефти в стране примерно с одного третьего до более чем 60%.

Наличие нефтеносной переходной зоны под традиционно определяемым основанием (водонефтяной контакт) нефтяного пласта хорошо известно. Что теперь ясно, так это то, что при определенных геологических и гидродинамических условиях ниже этой переходной зоны существует дополнительная зона остаточной нефти (ROZ), и этот ресурс может добавить еще 100 миллиардов баррелей запасов нефти в Соединенных Штатах и, по оценкам, 20 миллиард баррелей могут быть извлечены с помощью современных технологий извлечения нефти с использованием двуокиси углерода.

Большие объемы технически извлекаемых отечественных нефтяных ресурсов остаются неразработанными и еще не обнаруженными в Соединенных Штатах, и этот потенциал, связанный с добычей нефти с использованием двуокиси углерода, представляет собой лишь часть, хотя и большую, этого потенциала. Неразработанные внутренние запасы нефти, все еще находящиеся в недрах (в недрах), составляют 1124 млрд баррелей. По оценкам, из этого большого запаса на месте технически извлекаемыми являются 430 миллиардов баррелей. Этот ресурс включает в себя неразведанную нефть, «застрявшую» легкую нефть, поддающуюся технологиям извлечения нефти с использованием диоксида углерода, нетрадиционную нефть (глубинная тяжелая нефть и глубокие пласты битуминозного песка) и новые концепции сырой нефти (остаточная нефть в переходных зонах коллектора).

Циклическая интенсификация притока углекислым газом , также известная как метод «взрыва и затяжки», представляет собой операцию на одной скважине, которая развивается как метод быстрой добычи нефти (Mandal, 2015). Подобно циклическому паровому процессу, двуокись углерода закачивается в нефтяной пласт, после чего скважина закрывается на некоторое время (с учетом периода выдержки ), а затем скважина открывается, позволяя добывать нефть и флюиды. Растворение углекислого газа в нефти снижает вязкость нефти и вызывает ее набухание, что позволяет нефти легче течь к скважине.Этот процесс также можно использовать в пластах с тяжелой нефтью путем закачки углекислого газа под высоким давлением для улучшения смешиваемости нефти и углекислого газа, а также в тех случаях, когда термические методы нецелесообразны.

Повышение нефтеотдачи за счет смешивания диоксида углерода представляет собой многоконтактный процесс, в котором участвуют закачиваемый диоксид углерода и нефть в пласте (Chukwudeme and Hamouda, 2009). Во время этого многоконтактного процесса углекислый газ будет испарять более легкие фракции нефти в закачиваемую фазу углекислого газа, а углекислый газ будет конденсироваться в нефтяной фазе пласта.Это приводит к тому, что два пластовых флюида становятся смешивающимися (смешиваются во всех частях) с благоприятными свойствами низкой вязкости, подвижного флюида и низкого межфазного натяжения.

Основная цель повышения нефтеотдачи за счет смешивания диоксида углерода заключается в ремобилизации и резком снижении остаточной нефтенасыщенности после заводнения в поровом пространстве коллектора.

При недостаточном пластовом давлении или менее благоприятном составе нефти в пласте (например, тяжелой нефти) закачиваемый диоксид углерода не смешивается с пластовой нефтью.Таким образом, возникает еще один механизм вытеснения нефти, заводнение несмешивающимся углекислым газом. Основными механизмами, участвующими в заводнении несмешивающимся диоксидом углерода, являются (i) набухание нефтяной фазы, когда нефть становится диоксидом углерода, насыщенным диоксидом углерода; (ii) снижение вязкости смеси набухшей нефти и диоксида углерода; (iii) экстракция более легких углеводородов в фазу диоксида углерода; и (iv) гидравлический привод плюс давление.

Эта комбинация механизмов позволяет мобилизовать и добывать часть оставшейся в пласте нефти.В общем, добыча нефти, усиленная несмешивающимся диоксидом углерода, менее эффективна, чем добыча нефти, усиленная смешивающимся диоксидом углерода, при извлечении нефти, оставшейся в пласте.

Опасность теплового воздействия баллонов с CO2 | Алюминиевые газовые баллоны высокого давления

Баллоны

CO ₂ считаются полными, когда вес заправки CO ₂ эквивалентен 68% веса всей воды   вместимости баллона. Это связано с характеристиками расширения загрузки CO ₂ и резким влиянием на нее повышения температуры.При повышении температуры заряд CO ₂ сильно расширяется. В цилиндре, поскольку заряд ограничен вместимостью цилиндра, расширение измеряется как увеличение давления.

Ниже приводится описание взаимосвязи между давлением заряда CO ₂ в 20-фунтовом баллоне CO ₂ и влиянием на него воздействия повышенной температуры.

• Баллон на 20 фунтов CO ₂ наполнен жидким CO ₂ по весу.Во время заполнения температура заряда очень низкая, а давление составляет около 100 фунтов на квадратный дюйм.
• Когда полностью заряженный 20-фунтовый баллон CO ₂ , наполненный водой на 68 %, нагревается до комнатной температуры (70 ^o F), давление внутри баллона увеличивается до 837 фунтов на квадратный дюйм.
• Когда тот же цилиндр достигает 87,9 ^o F, весь заряд   превращается в газ независимо от давления. Полностью заряженный баллон CO ₂ на 87.9 ^o F будет иметь внутреннее давление приблизительно 1100 psi.
• При температуре 120 ^o F тот же цилиндр будет иметь внутреннее давление почти 2000 фунтов на квадратный дюйм. Этот баллон с номером   120 ^o F теперь имеет внутреннее давление больше, чем указанное рабочее давление баллона, и он правильно заполнен, а не переполнен.
• При 155 ^o F тот же цилиндр   достигнет давления 3000 фунтов на квадратный дюйм, достаточно большого давления, чтобы активировать предохранитель, выпускающий заряд через предохранитель.

Как видите, когда температура   полностью заряженного цилиндра увеличивается, давление увеличивается. Температура 155 ^o F при ₀ , при которой предохранитель сработает и выпустит содержимое цилиндра, не является такой уж высокой ₀ температуры. Эта температура может быть легко достигнута во многих различных средах (например, в сарае или машине в жаркий день, на кухне ресторана и т. д.).   Непредвиденная вентиляция баллона через его предохранитель может испугать персонал и   привести к несчастным случаям, повреждению имущества или травмам.Прикосновение к отверстию заправки CO ₂ баллона может привести к травме, например обморожению.

При использовании, обращении, транспортировке и хранении баллона с CO ₂ всегда помните о температуре, которой будет подвергаться баллон   . Это не только температура, которой цилиндр подвергается в данный момент времени, 90 195   90 198, но и максимальная температура, которой цилиндр будет подвергаться в 90 195    в любой момент эксплуатации.Catalina Cylinders вместе с CGA рекомендует не использовать баллоны CO ₂ при температуре выше 120 ^o F.

Опубликовано в: Углекислый газ

Углекислый газ

Углекислый газ (CO2) служит для множества ключевых применений в различных отраслях промышленности. В твердом состоянии (-78°C) двуокись углерода, также известная как сухой лед, представляет собой источник холода, который можно использовать в качестве криогенной жидкости для таких процессов, как консервация тканей, глубокая заморозка и тушение пожаров, поскольку он негорюч. Углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу химическими и нефтегазовыми операциями, может быть уловлен и очищен для использования во многих отраслях промышленности и применениях.

Автомобилестроение

Углекислый газ входит в состав многих газовых смесей марки Scott™, включая двухкомпонентные, трехкомпонентные и многокомпонентные газовые смеси, используемые в автомобильной промышленности. Углекислый газ в азоте используется в качестве калибровочной смеси поверочного газа при испытаниях двигателей на выбросы. Они аккредитованы по стандарту ISO 17025 и соответствуют части 86.

Защита окружающей среды

Газы протокола EPA : Смеси углекислого газа производятся как газы протокола EPA торговой марки Scott™ и помогают избежать штрафов за несоблюдение требований и простоев, вызванных неточной калибровкой прибора. Предприятия по производству специальных газов Air Liquide являются зарегистрированными участниками программы проверки протокольных газов Агентства по охране окружающей среды (PGVP). Стандарты протокола подвергаются двойному анализу, и для каждого реактивного компонента выполняются два отдельных анализа, которые анализируются непосредственно в соответствии со стандартами метрологического института для определения их концентрации.Сертификаты точности (COA) прилагаются к каждому баллону.

Кроме того, двуокись углерода также предлагается как часть многокомпонентных протоколов EPA для соответствия любым спецификациям.

CEM DAILY STANDARDS™ :   Смеси углекислого газа, изготовленные в соответствии с CEM DAILY STANDARDS, используются в тех случаях, когда не требуется использование газов протокола EPA. Нулевая смешиваемость достигается благодаря нашей запатентованной технологии ACUBLEND™. В результате можно заказать несколько баллонов с одинаковой концентрацией, что сводит к минимуму необходимость повторной калибровки при каждой замене баллона.Эти смеси доступны в двухкомпонентной и многокомпонентной вариации.

Еда и напитки

Air Liquide поставляет углекислый газ клиентам в пищевой промышленности и производстве напитков для различных целей, включая газирование. Жидкий углекислый газ для напитков является ключевым ингредиентом газированных напитков, таких как газированные напитки, пиво и вино. Пищевая промышленность использует диоксид углерода для таких применений пищевой промышленности, как охлаждение и замораживание, упаковка в модифицированной газовой среде и контроль температуры для продуктов, хранящихся и транспортируемых.Предприятия Air Liquide по производству двуокиси углерода, обслуживающие пищевую промышленность и производство напитков, прошли сертификацию системы безопасности пищевых продуктов 22000 (FSSC 22000), международно признанный стандарт безопасности пищевых продуктов.

Металлообработка

В металлообрабатывающей промышленности двуокись углерода широко используется в качестве защитного газа в процессе полуавтоматической сварки.

Нефть и газ

В разведке и добыче нефти и газа углекислый газ используется для обслуживания скважин, например, для гидроразрыва пласта, и для повышения нефтеотдачи (EOR), например, для вытеснения смешиваемой нефти.

Исследования и промышленность

Air Liquide предлагает двуокись углерода высокой чистоты в качестве чистого специального газа трех марок. Диоксид углерода для сверхкритической хроматографии (SFC) ALPHAGAZ™ тщательно изготавливается для сведения к минимуму критических примесей, влияющих на эффективность SFC. Углекислый газ марки SFC имеет чистоту 99,995%. Диоксид углерода класса сверхкритической жидкостной экстракции (SFE) ALPHAGAZ предлагается с чистотой 99,997%, что идеально подходит для использования при экстракции компонентов.Углекислый газ марки ALPHAGAZ 1 с чистотой 99,99% разработан для других лабораторных применений.

Очистка воды

Во многих отраслях промышленности двуокись углерода используется для очистки воды, например, для снижения pH для нейтрализации потоков технологической и сточной воды.

Марки чистого газа с углекислым газом
Смеси углекислого газа

Цены и сроки | Универсальные магазины и центральная дистрибуция

Сжатые газы и соответствующее оборудование доступны только в University Park. Карты покупок не принимаются для заказов.

Цены на основной газ
Цены на аренду, повторные испытания и крышки баллонов
Цены на регуляторы
Цены на кронштейны для настенного и настольного монтажа
Все остальное оборудование/регуляторы/оборудование
Цены на заправку
Цены на газ OPP
Цены на специальные газы и смеси
Плата Praxair за Praxair

При отправке до 14:30 доставка на следующий день

Ценообразование основного газа

Основной газ	Чистота	Размер	Цена
100 частей на миллион-30% CO2/ВОЗДУХ—UHP — срок поставки 10 дней	СЕРТИФИКАТ	200	148 долларов.06
0,1%-49% ВОДОРОД/АЗОТ-UHP	СЕРТИФИКАТ	200	129,68 $
0,1%-49% КИСЛОРОД/АЗОТ-UHP — 10 дней	СЕРТИФИКАТ	200	129,41 $
0,1%-49% ВОДОРОД/АРГОН—UHP	СЕРТИФИКАТ	200	129,20 $
АЦЕТИЛЕН (ДО 150 HCF)	СВАРКА	3	39 долл.  США.71
АЦЕТИЛЕН (151-250 ГХФ)	СВАРКА	4	$55,58
АЦЕТИЛЕН (251-450 ГХФ)	СВАРКА	5	115,92 $
ВОЗДУХ ДЛЯ ДЫХАНИЯ	99,5	260	$19,57
ТРУБКА ДЛЯ ВОЗДУХА, ДЫХАНИЯ (BAIR 310 INDUSTRIAL)	99,5	300	$26,01
ВОЗДУХ СУХОЙ	<8 частей на миллион водного 3О	200	50 долларов.10
ВОЗДУХ (УЛЬТРА НОЛЬ)	99,0	200	$83,61
АРГОНА	99,997	333	$36,19
АРГОН (ПП)	99,998	278	71,27 долл. США
АРГОНА (СВЧ)	99,999	278	91,12 долл. США
СО2 (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99.5	50	$19,57
СО2 (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	75	$25,57
СО2 (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	100	$33,56
CO2 (СУХОЙ)	99,8	200	67,28 долл.  США
CO2 (СОЛИТ КОУЛМАН)	99,99	200	120 долларов.86
CO2 (USP) — MC250 МЕДИЦИНСКИЙ	99,0	50 фунтов.	$37,62
ЭТИЛЕН (CP) — 10 дней	99,5	200	125,57 $
ГЕЛИЙ (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,995	244	152,07 $
ГЕЛИЙ (ВД)	99,997	245	189,70 $
ГЕЛИЙ (СВЧ)	99.999	245	230,30 $
ГЕЛИЙ (НОЛЬ)	99,998	200	172,08 $
ГЕЛИЕВЫЙ ШАР Q (BAL 80 INDUSTRIAL)	99,95	80	84,93 долл. США
ГЕЛИЙ Т (HEL291 ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,95	300	210,11 $
ВОДОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,95	197	32 долл. США.55
ВОДОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,95	261	40,09 долл. США
ВОДОРОД (СВЧ)	99,999	216	81,34 долл. США
ВОДОРОД (НОЛЬ)	99,995	200	81,34 долл. США
ЛАЗЕРНАЯ СМЕСЬ (4,5 % CO2, 13,5 % N2, уравновешенный гелий) – 10 дней	СЕРТИФИКАТ	200	173 доллара.05
МЕТАН, ХП — 10 дней	99,0	200	134,54 $
МЕТАН (ТЕХНИЧЕСКИЙ) — 10 дней	98,0	200	134,54 $
МЕТАН (КОММЕРЧЕСКИЙ) — 10 дней	93,0	200	124,75 $
АЗОТ ВЛАГА <2 Ч/МЛН	99,995	255	12 долл. США.93
АЗОТ ВЛАГА <2 Ч/МЛН	99,995	304	$15,28
АЗОТ (ПП)	99,998	257	46,51 долл. США
АЗОТ (СВЧ)	99,999	257	$54,26
АЗОТ (НУЛЕВОЙ)	99,998	200	64,52 долл. США
АЗОТ (6000 фунтов на кв. дюйм, ИЗБ., ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ)	99.998	500	147,66 $
КИСЛОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	50	$18,59
КИСЛОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	125	$16,04
КИСЛОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	141	$23,84
КИСЛОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	282	14 долл. США.94
КИСЛОРОД (ПРОМЫШЛЕННЫЙ)	99,5	300	$19,85
КИСЛОРОД (СВЧ)	99,994	200	117,07 $
КИСЛОРОД (НОЛЬ)	99,8	200	105,47 $
КИСЛОРОД (МЕДИЦИНСКИЙ)	99,8	Д	$13,37
КИСЛОРОД (МЕДИЦИНСКИЙ)	99.8	Е	$16,86
КИСЛОРОД (МЕДИЦИНСКИЙ)	99,5	125	$20,67
П-10 УЛЬТРА	СЕРТИФИКАТ	226	140,96 $
П-5 УЛЬТРА	СЕРТИФИКАТ	226	140,72 $
ПРЕСТОЛИТ	СВАРКА	МС	$18,69
ПРЕСТОЛИТ	СВАРКА	Б	25 долл.  США.26
ПРОПАН TMF – 33 фунта	Н/Д	33	$40,19
ПРОПАН TMF – 43 фунта	Н/Д	43	$46,68
ПРОПАН – 20 фунтов	Н/Д	20	24,94 долл. США
ПРОПАН — 30 фунтов	Н/Д	30	42,27 долл. США
ПРОПАН – 40 фунтов.	Н/Д	40	49,76 долл. США
ПРОПАН — 100 фунтов	Н/Д	100	135,38 $
СТАРГОН	СВАРКА	336	76,03 долл. США
ЗОЛОТАЯ ЗВЕЗДА C10	СВАРКА	300Т	90,89 долл. США
СМЕСЬ ДЛЯ СВАРКИ (25% CO2 BAL. AR) — РАЗМЕР Q=95	СВАРКА	В	36 долл. США.88
СМЕСЬ ДЛЯ СВАРКИ (25% CO2 BAL. AR) – РАЗМЕР MC=147	СВАРКА	МС	$45,43
СМЕСЬ ДЛЯ СВАРКИ (25% CO2 BAL. AR) — РАЗМЕР T=300/380	СВАРКА	Т	90,89 долл. США

 

Стоимость аренды, повторных испытаний и крышек цилиндров

Прокат/Повторное испытание/Цилиндр	Склад	Цена
АРЕНДА — ДО 1 ГОДА	Н/Д	$0.18/ДЕНЬ
АРЕНДА — ПОСЛЕ 1 ГОДА	Н/Д	0,35 $/ДЕНЬ
ПОВТОРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ  –  три (3) недели	Н/Д	17,98 $
КРЫШКА ЦИЛИНДРА	Н/Д	7,18 $

 

Ценообразование регулятора

Регулятор	СГА	Цена
ЛАТУННЫЙ РЕГУЛЯТОР ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ — ПОЗИЦИЯ № PRS 1001, 1002 или 1003	Требуется CGA#	320 долларов. 63
ЛАТУННЫЙ РЕГУЛЯТОР D/S – ПОЗИЦИЯ № PRS 1201, 1202 или 1203	Требуется CGA#	423,89 $
КЛЮЧ ДЛЯ КРЫШЕК ЦИЛИНДРОВ – ATLAS МОДЕЛЬ 1027 (срок изготовления 3 дня	Деталь № 1027	23,51 $
КЛЮЧ ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ БАКОВ, 10-СТОРОННИЙ — АРТИКУЛ № PRS71013	PRS71013	$7,20

Доставка на следующий день при наличии на складе. Пожалуйста, свяжитесь с универсальными магазинами, чтобы узнать о наличии/сроках поставки.

 

Цена кронштейна для настенного и настольного монтажа

Настенный кронштейн	Склад	Цена
НАСТЕННЫЙ КРОНШТЕЙН (1 ЦИЛИНДР) – ПОЗ. № PRS100	Н/Д	28,99 $
НАСТЕННЫЙ КРОНШТЕЙН (2 ЦИЛИНДРА) – АРТИКУЛ № PRS200	Н/Д	52,16 $
НАСТЕННЫЙ КРОНШТЕЙН (3 ЦИЛИНДРА) – АРТИКУЛ № PRS300	Н/Д	63 доллара. 25
КРОНШТЕЙН ДЛЯ НАСТОЛЬНОГО МОНТАЖА – ПОЗИЦИЯ № PRS150	Н/Д	47,97 $

Доставка на следующий день при наличии на складе. Пожалуйста, свяжитесь с универсальными магазинами, чтобы узнать о наличии/сроках поставки.

 

Все прочее оборудование/регуляторы/аппаратные средства

Все остальное оборудование, регуляторы и оборудование, не указанные на этой странице, обычно доставляются в течение 5 рабочих дней. Пожалуйста, свяжитесь с универсальными магазинами для получения дополнительной информации о наличии/сроках поставки.

 

Стоимость заправки газом

Газ	Чистота	Размер	Цена
СО2	99,5	2,5	11,69 $
СО2	99,5	5	14,10 $
СО2	99,5	10	15,47 $
СО2	99. 5	20	19,67 $
КИСЛОРОД	99,5	20	12,71 $
КИСЛОРОД	99,5	40	13,33 $
КИСЛОРОД	99,5	125	15,86 $

 

Цены на газ OPP

Газ	Чистота	Размер	Цена
АЦЕТИЛЕН (Б)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	40	27 долларов.48
АЦЕТИЛЕН (МС)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	10	20,40 $
ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА (100 фунтов)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	100	35,68 $
CO2 (5 фунтов)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	5	16,41 $
CO2 (10 фунтов)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	10	17,92 $
CO2 (20 фунтов))	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	20	22,12 $
КИСЛОРОД (20 CF)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ/ЗАМЕНЯЕТСЯ	20	15,22 $
КИСЛОРОД (40 CF)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ/ЗАМЕНЯЕТСЯ	40	16,06 $
КИСЛОРОД (60 CF)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ/ЗАМЕНЯЕТСЯ	60	20,13 $
АЗОТ (20 CF)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	20	18 долларов. 04
АЗОТ (40 CF)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	40	18,64 $
АЗОТ (60 CF)	БП ПРИНАДЛЕЖИТ	60	19,13 $

 

Цены на специальные газы или смеси
Пожалуйста, свяжитесь с Дайан Херр по телефону 814-863-8287 или напишите нам по электронной почте, чтобы узнать цены на специальные газы или смеси. Доставка большинства специальных газовых баллонов в течение 10 рабочих дней, но в зависимости от заказанного типа доставка некоторых из них может занять 6–8 недель.Специальные смеси для газовых баллонов доставляются в течение 15 рабочих дней, но в зависимости от заказанного типа, некоторые из них могут занять 6-8 недель.

 

Сборы Praxair за утерянные баллоны

Размер	Цена
Размер T	300 долларов США (стандартные цилиндры размера 300)
Размер K	258 долларов США (стандартные цилиндры размера 200)
Размер S	240 долларов США (стандартные цилиндры размера 125)
Размер AS	360 долларов США (стандартный размер 140)

Выбор материалов для транспортировки CO2 под высоким давлением

TWI, Гранта Парк, Кембридж CB21 6AL, Великобритания

Документ, представленный на Третьем международном форуме по транспортировке CO ₂ компанией Pipeline, Ньюкасл, июнь 2012 г.

Аннотация

В предыдущих статьях ^{[Paul et al, 2010; 2011]} , был представлен обзор достижений и технологических пробелов, которые остаются в понимании поведения материалов в CO ₂ высокого давления.Стало очевидным, что хотя имеется значительный опыт обращения с газообразным CO ₂ более низкого давления, для плотной фазы CO ₂ отсутствуют стандартные методы испытаний и мало экспериментальных данных, особенно в присутствии примесей. Поскольку CO ₂ , либо захваченный с электростанций, либо полученный в флюидах, полученных при разведке нефти и газа, содержит дополнительные соединения, необходимо получить данные, чтобы понять поведение материалов, контактирующих с такими нечистыми потоками CO ₂ .Требуются новые методы испытаний для оценки: (а) коррозии металлических материалов трубопровода и сварных швов, (б) деградации, старения и декомпрессионных свойств полимерных уплотнений и вкладышей, и (в) структурной целостности и пригодности к эксплуатации. Экспериментальные данные, полученные в (a) и (b), при включении в (c) дают жизненно важную информацию о пригодности трубопровода и сроке службы CO ₂ .

В этой статье описывается влияние поведения материалов, коррозия в случае металлов и деградация в случае полимеров при контакте с высоким давлением CO ₂ .Обсуждаются последствия изменения поведения материалов при переносе CO ₂ для CCS. Это понимание позволит уверенно приступить к проектированию новой сборки или переоценке существующей инфраструктуры.

1 Введение

Улавливание и хранение двуокиси углерода (CCS), метод секвестрации углерода, признан одним из способов использования ископаемого топлива при минимальном воздействии на окружающую среду. В первую очередь это улавливание образующегося СО ₂ из промышленных и энергетических источников, при необходимости его отделение от некоторых других газов, сжатие (с образованием сверхкритической или плотной фазы СО ₂ ), а затем транспортировка и закачка его в места хранения, такие как истощенные нефтяные и газовые скважины или соляные водоносные горизонты, чтобы обеспечить долгосрочную изоляцию от атмосферы ( Рисунок 1 ). Когда CO ₂ закачивается обратно в недра для добычи нефти и газа, операция не только помогает сократить выбросы, но и увеличивает добычу нефти и газа.

Рисунок 1. Различные операции, задействованные в цепочке CCS, показывающие домены давления и температуры, наложенные на фазовую диаграмму CO ₂ .

Преимущества технологии CCS известны уже много лет, но ее потенциал еще не полностью реализован. В первую очередь это связано с технологическими пробелами, которые остаются в цепочке CCS.Некоторые из таких пробелов в знаниях связаны с долгосрочным безопасным хранением CO ₂ под землей, другие — с экономикой масштабирования. Что касается материалов, основные проблемы включают коррозию, деградацию и структурную целостность компонентов трубопровода.

Проблемы, связанные с коррозией углеродистой стали во влажной и сухой среде низкого давления CO ₂ , хорошо задокументированы. Принято считать, что чистый сухой CO ₂ практически не вызывает коррозии углеродистых сталей. Использование коррозионностойких сплавов (CRA) обычно рекомендуется для влажной среды CO ₂ .Что касается CCS, CO ₂ , улавливаемый электростанциями, вероятно, содержит примеси, такие как NO _x , SO _x и т. д. (в зависимости от процесса сжигания), которые могут иметь серьезные последствия с точки зрения коррозии трубопроводов для его транспорт. Необходимы дополнительные исследования для количественной оценки коррозионного поведения CO ₂ высокого давления с различным количеством примесей, таких как SO _x , NO _x , O2, H ₂ S и H ₂ O. Транспортные трубопроводы неизбежно будут содержать стыки, которые будут включать в себя сварные конструкции и/или полимерные уплотнения.Коррозионное поведение сварных конструкций и, в частности, возникает ли предпочтительная коррозия сварных швов в плотной фазе «загрязненного» CO ₂ , также требует исследования. Эластомерные уплотнения (твердость по дюрометру 80-90) обычно рекомендуются для герметизации конструкций трубопроводов CO ₂ при МУН. Однако CO ₂ , используемый для увеличения нефтеотдачи, имеет тенденцию быть довольно чистым. Для нечистого CO ₂ поведение декомпрессии, вероятно, будет другим, поскольку уравнение состояния с примесями будет другим и, следовательно, требует дальнейших исследований.Известно, что такие примеси, как H ₂ S, вызывают значительное химическое старение некоторых полимеров. Очень мало известно о проницаемости и растворимости плотной фазы «загрязненный СО ₂ » в полимерах вообще и, в частности, в эластомерах. Таким образом, эластомеры, которые в настоящее время используются для герметизации трубопроводов/оборудования CO ₂ , нуждаются в повторной оценке, чтобы подтвердить их пригодность для применений CCS.

Еще одна возникшая проблема связана с используемыми протоколами испытаний, особенно для полимерных материалов.Типичные режимы испытаний могут включать определение характеристик материалов путем измерения механических свойств (как правило, образцов гантелевидного типа) после воздействия требуемых сверхкритических условий. Хотя этот подход позволяет измерить постоянное изменение в результате воздействия, он не дает указания на поведение в услуге . Кроме того, хорошо известно, что CO ₂ будет растворяться в полимерах при высоких концентрациях в несверхкритических условиях, часто вызывая повреждение материала при разгерметизации; явление, известное как быстрая разгерметизация газа — RGD или взрывная декомпрессия — ED (, рис. 2, ).Испытание открытых образцов материала описанным выше способом требует тщательного управления циклом сброса давления, чтобы избежать любых посторонних повреждений, вызванных механизмами RGD — артефактом метода испытания, а не воздействием жидкости. Другие ^{[Butler et al, 2001]} экспериментировали с наблюдением за материалами в тестовой среде с помощью сосудов высокого давления с сапфировыми окнами; однако, хотя такие тесты дают представление о поведении, таком как набухание, они не решают проблему изменения механических свойств.Более идеальным решением была бы разработка протокола испытаний на месте с оценкой соответствующих свойств материалов; TWI имеет возможности для проведения таких тестов и начала исследовательскую программу в этой области.

Рис. 2. Схема, показывающая события, приводящие к образованию пузырей на полимерах при сбросе давления после воздействия жидкости под высоким давлением.

В следующем документе дополнительно объясняются технологические пробелы, и некоторые данные, имеющиеся в литературе, представлены с их последствиями для переноса CO ₂ (как чистого, так и содержащего примеси) для CCS.Это понимание позволит лучше понять поведение материалов и, следовательно, повысить уверенность в новой инфраструктуре и лучше переоценить существующие для транспортировки жидкости с высоким содержанием CO ₂ .

2 Характеристики материалов в присутствии CO высокого давления

₂

2.1 Коррозия металлических материалов

2.1.1 Влияние типа материала

Важность компонентов стали и ее микроструктуры для коррозионных характеристик CO ₂ широко признана.В случае углеродистых сталей микроструктура, по-видимому, оказывает большое влияние, хотя нынешнее понимание не является окончательным, и, следовательно, выбор материалов, основанный исключительно на их микроструктуре, остается трудным.

Различия в коррозионном поведении низколегированных сталей часто связывают с формой и распределением феррита и цементита, образующихся в результате различных термообработок. Предполагается, что микроструктура, способствующая образованию прилипшей защитной накипи FeCO ₃ (сидерит), полезна при эксплуатации CO ₂ во влажном состоянии.Присутствие цементита может способствовать закреплению сидеритовой окалины на поверхности стали, но его накопление в продуктах коррозии рассматривается как причина увеличения скорости коррозии с течением времени для ферритно-перлитных сталей ^{[Crolet et al, 1998]} . Механизм защиты кажется сложным. Хотя игольчатые карбиды обеспечивают лучшую анкерную поверхность для FeCO ₃ , чем крупные ферриты/зерна, вероятно внутреннее окисление, когда тонкий слой полого Fe ₃ C находится в контакте со сталью.Это внутреннее подкисление, если оно происходит, предотвращает дальнейшее образование защитной накипи FeCO ₃ . Следовательно, присутствие Fe ₃ C может иметь противоположный эффект. Только слои, защищенные FeCO ₃ , непосредственно контактирующие с металлом, могут быть защитными. Несмотря на некоторые расхождения, наличие ферритно-перлитной микроструктуры в стали C-Mn в подавляющем большинстве случаев желательно по сравнению с мартенситом из-за ее превосходных характеристик ^{[Chitwood et al, 1994]} .

Присутствие Cr в стали может значительно повысить коррозионную стойкость CO ₂ за счет образования стабильного оксида ^{[Dugstad et al, 2000; Кермани и Моршед, 2003]} . В некоторых публикациях предлагается использовать сталь с 13% Cr либо в однородной («твердой») форме, либо в виде плакирования углеродистой сталью для снижения коррозии ^{[Lopez et al, 2003]} . Однако исследование ^{[Ikeda et al., 1985]} показало, что даже добавление низких концентраций Cr снижает скорость коррозии.Их исследование показывает, что скорость коррозии практически незначительна при добавлении 10% Cr. Однако, если выбрана сталь с низким содержанием хрома, стоит отметить, что хотя влияние микроструктуры стали кажется менее важным, чем для углеродистых сталей, рекомендуется избегать ферритно-перлитной микроструктуры (в отличие от C-Mn сталей). Когда требуются ингибиторы, важно оценить совместимость ингибиторов и богатых хромом поверхностных пленок, выращенных на хромсодержащих сталях ^{[Nesic, 2007]} .Как правило, при выборе любого ингибитора необходимо учитывать химический состав и микроструктуру защищаемой стали.

В дополнение к вышесказанному, стали с высоким содержанием Cr, особенно нержавеющие стали, намного дороже углеродистых сталей. Оптимальный по цене уровень хрома будет варьироваться в зависимости от применения, хотя уровень хрома в пределах 8-10 мас.% в сочетании с различными микролегирующими компонентами может быть существенным для достижения удовлетворительных антикоррозионных характеристик.Это показано в таблице 1 .

Таблица 1 Скорость коррозии легированных хромом сталей в воде, содержащей CO ₂ . Температура и давление испытаний составляли 55°С и 13,8 бар соответственно, испытания проводились в течение 7 дней (Янатева, 1954)

%Cr	2,25	5,0	9,0	12,0
Скорость коррозии, мм·год -1	1,5	1.17	0,04	0,02

2.1.2 Температура и давление

Температура оказывает два противоположных влияния на кинетику коррозии CO ₂ . В целом повышение температуры ускоряет процессы массопереноса, контролируемого диффузией, и способствует коррозии CO ₂ . Обычно это происходит при высокой кислотности (низкий pH). Однако повышение температуры имеет противоположный эффект, особенно при более высоких значениях pH, когда предел растворимости карбоната железа превышается 90 270 [Sun and Nesic, 2006] 90 271 .

При комнатной температуре процесс осаждения протекает очень медленно, и обычно даже при очень высоком пересыщении образуется незащитная накипь. При более высоких температурах (>80°C) осадки, вероятно, будут происходить быстро; часто образуя плотные защитные отложения даже при низком пересыщении, что снижает скорость коррозии 90-270 [Kermani and Morshed, 2003; Нешич, 2007] . При промежуточных температурах скорость коррозии постепенно увеличивается, достигая максимума между 70-80°C, после чего снижается из-за образования накипи.

Американский институт нефти (API) в конце 1950-х годов представил некоторые эмпирические критерии коррозии углеродистых сталей ^{[Kermani and Morshed, 2003]} . Эмпирические правила предполагают, что при p _CO 2 коррозия >2 бар вероятна, что означает, что скорость коррозии может составлять >1 мм/год; тогда как при p _CO 2 <0,5 бар коррозия считалась маловероятной (, т.е. , скорость коррозии <0,1 мм/год). Эти правила были основаны на полевом опыте, прежде всего в США, но позже претерпели несколько исключений и оказались в лучшем случае качественными. Тем не менее, их все еще можно использовать в качестве помощи при выборе материалов первого прохода.

Обычно наблюдается, что в условиях, когда защитная накипь не образуется, увеличение парциального давления CO ₂ (p _CO 2 ) обычно приводит к увеличению скорости коррозии. Концентрация H ₂ CO ₃ увеличивается с увеличением p _CO 2 и, таким образом, больше угольной кислоты доступно для катодного восстановления с высвобождением протонов, что в конечном итоге увеличивает скорость коррозии.В случаях, когда возможно образование накипи (например, при высоком pH), увеличение p _CO 2 приводит к более высокому пересыщению, что, в свою очередь, ускоряет образование накипи. Это может привести к снижению скорости коррозии, как это наблюдалось в исследовании ^{[Sun and Nesic 2006]} .

При очень высоком общем давлении фазовое равновесие газ-раствор не может быть объяснено законом Генри. Для учета этого случая неидеальности решения предлагается использовать коэффициент фугитивности. Однако получение таких коэффициентов не является тривиальным, так как требует решения уравнения состояния для газовой смеси, состав которой может быть неизвестен с уверенностью (, например, в случае добываемых флюидов).

2.1.3 Влияние примесей

Состав газа также существенно изменяет механизм коррозии, что неизбежно влияет на скорость коррозии. Известно, что присутствие таких газов, как H ₂ S, CO, H ₂ , CH ₄ и O ₂ , влияет на коррозию CO ₂ . Влияние других газов, например SO _x , NO _x и т.д. , которые могут выделяться при сжигании ископаемого топлива, при высоких давлениях подробно не изучалось.Однако хорошо известно образование кислых водных растворов при растворении этих газов в воде. Это может повлиять на скорость коррозии, так как сульфаты и нитраты Fe гораздо более растворимы, чем соответствующий карбонат.

Влияние, которое даже небольшие количества H ₂ S могут оказывать на скорость коррозии CO ₂ , признано уже более 60 лет. Тем не менее, механизмы коррозии в условиях H ₂ S/CO ₂ плохо изучены, особенно в условиях высокого давления, которые, скорее всего, имеют место в высокосернистых нефтяных и газовых скважинах.Известно, что H ₂ S вызывает сульфидное растрескивание под напряжением (SCC), но, помимо аспектов растрескивания, связанных с сернистой средой, в присутствии CO ₂ его эффект может варьироваться. Подборка литературных данных по 13%Cr стали представлена ​​в таблице 2 . Эти образцы были нагружены до 100% предела текучести и испытаны в соответствии с NACE TM0177 в течение 720 часов. Из таблицы видно, что важна не только концентрация H ₂ S, но и содержание солей, кислотность (pH) и других газов при данной температуре.

Таблица 2 Результаты коррозионного растрескивания под напряжением на образцах с содержанием 13% Cr при растяжении ^{[Asahi et al, 1997]}

89 хлоридов, MG L ^-1

CO 2 , BAR	H 2 S, BAR	PH	Наблюдения
7200	50	0,02	2,9	без трещин
55800	50	0,02	2. 7	трещины
68000	45	0,10	3,3	без трещин
1000	45	0,10	3,0	без трещин

Часто в литературе сообщаются противоречивые результаты. Например, ^{[Videm et al (1998)]} и ^{[Mishra et al (1992)]} сообщили о двух противоположных эффектах в отношении H ₂ S. В то время как ^{[Videm et al (1998)]} сообщили, что очень небольшие количества H ₂ S в водной среде, содержащей CO ₂ , ускоряли скорость коррозии; последний утверждал, что небольшие количества H ₂ S оказывали некоторое ингибирующее действие на коррозию сталей CO ₂ . ^{[Mishra et al (1992)]} приписали этот эффект образованию пленки сульфида железа, которая, по-видимому, была более защитной, чем карбонат железа. ^{[Nyborg (2009)]} сообщил в своем обзоре, что в смешанной кисло-сладкой системе преобладает коррозия CO ₂ , если p _co 2 /p _H 2S >500-1000.

В некоторых работах ^{[Ikeda et al, 1985]} предполагалось, что низкая концентрация H ₂ S (<30 ppm) в насыщенном водном растворе CO ₂ может значительно ускорить скорость коррозии по сравнению с коррозией в аналогичном растворе. CO ₂ окружающая среда без H ₂ S.При более высоких концентрациях и температурах (>80°C) этот эффект, по-видимому, исчезает из-за образования защитной пленки. Результаты при низких температурах не были подробно объяснены в их отчете. При более низких температурах (<<80°C) возможное участие H ₂ S в катализе анодного растворения голой стали может привести к более высокой скорости коррозии, когда защитная пленка FeCO ₃ не образуется из-за его большей растворимости. .

Имеются некоторые данные о влиянии очень малых концентраций H ₂ S на коррозию CO ₂ при низком pH , когда осаждение сульфидов железа не происходит.Эксперименты проводились с помощью ^{[Brown et al (2003)]} для низких концентраций H ₂ S (<500 ppm) в газовой фазе и для pH <5, при различных температурах (20-80°C), p _co 2 от 1 до 7 бар и скоростей (стагнация до 3 м/с) как в однофазном, так и в многофазном потоке. Их данные убедительно свидетельствуют о том, что присутствие даже очень небольших количеств H ₂ S (10 частей на миллион в газовой фазе) приведет к быстрому и значительному снижению скорости коррозии CO ₂ . При более высоких концентрациях H ₂ S эта тенденция несколько меняется на обратную.Эффект кажется универсальным и зависит исключительно от концентрации, поскольку все данные, полученные в очень разных условиях, следуют одной и той же тенденции.

Эксперименты ^{[Макаренко и др. (2000)]} показали, что коррозия углеродистой стали CO ₂ увеличивается в 1,5-2 раза с увеличением содержания H ₂ S (<25%) в смеси (p _H 2S <5бар, p _CO 2 =15бар) в диапазоне температур 20-80°C. Дальнейшее увеличение содержания H ₂ S (p _H 2S ≥5-15 бар; p _CO 2 =15 бар) ослабляет коррозию, особенно в диапазоне температур 100-250°C, из-за влияния FeS и FeCO. ₃ .

FeCO ₃ , который обычно образует пассивирующую пленку на поверхности стали и замедляет коррозию CO ₂ , нестабилен в присутствии кислорода. В полевых условиях, если кислород попадает в производственное оборудование из-за закачки воды или ингибиторов, он окисляет Fe ²⁺ до ионов Fe ³⁺ и образует оксиды и гидратированные оксиды Fe вместо карбонатной накипи. Таким образом, концентрацию кислорода следует поддерживать ниже 40 частей на миллиард (часто <10 частей на миллиард), чтобы подавить это окисление 90–270 [Lopez et al, 2003; Ван, 2009] .

Недавно сообщалось о некоторых работах по коррозии CO ₂ в присутствии примесей ^{[Ayello et al, 2010; Чой и Несич, 2010 г.; Дагстад ​​и др., 2011]} . Сообщается, что скорость коррозии углеродистой стали увеличивается с 2,3 мм/год в присутствии 1000 частей на миллион H ₂ O до 4,6 мм/год при добавлении в систему 100 частей на миллион SO ₂ при 75,8 бар CO ₂ при 40 °C ^{[Ayello et al. , 2010]} . Когда 100 частей на миллион SO ₂ были заменены на 100 частей на миллион NO ₂ , скорость коррозии увеличилась до 11.6 мм/год.

^{[Choi and Nesic (2010)]} провел аналогичные эксперименты с углеродистой сталью X65 при давлении примерно 6000 ppm H ₂ O при 50°C и давлении CO ₂ 80 бар. Они заметили, что добавление 1% SO ₂ в газовой фазе резко увеличило скорость коррозии углеродистой стали с 0,38 до 5,6 мм/год. Затем он увеличился до более чем 7 мм/год при добавлении 4% O ₂ . Объяснение такой повышенной скорости коррозии заключается в способности SO ₂ способствовать образованию сульфата железа (FeSO ₄ ) на поверхности стали, который обладает меньшей защитой, чем карбонат железа (FeCO ₃ ).FeSO ₄ далее окисляется в присутствии O ₂ , превращаясь в FeOOH и H ₂ SO ₄ . Это еще больше подкисляет поверхность (снижает pH) и ускоряет коррозионную реакцию. ^{[Dugstad et al (2011)]} также наблюдал двукратное увеличение скорости коррозии углеродистой стали X65 при добавлении 200 ppm O ₂ в поток CO ₂ при 10°C.

2.2 Полимерные материалы

2.2.1 Введение

Многие полимерные материалы при воздействии CO ₂ подвергаются расширению или набуханию в зависимости от кинетики диффузии CO ₂ в полимере.Кинетика диффузии CO ₂ высокого давления в полимерных материалах зависит от отношения скорости диффузии к скорости релаксации полимерной цепи. Если скорость диффузии мала по сравнению с релаксацией полимеров, поведение переноса можно объяснить, используя закон диффузии Фика при независимых от времени граничных условиях. Этот случай относится к температурам выше T _g (температура стеклования) в так называемом «резиноподобном состоянии». Это состояние существует в эластомерных уплотнительных материалах.Если скорость диффузии велика по сравнению с подвижностью полимерных цепей, может произойти сильное набухание в присутствии сжатого диоксида углерода.

2.2.2 Старение

CO ₂ при высоком давлении обладает способностью диффундировать и растворяться в полимерных материалах. Первичная сорбция СО ₂ полимерами приводит к его набуханию, что приводит к изменению его механических и физических свойств. Наиболее важным эффектом при сорбции является снижение его Tg, часто называемое пластификацией.Сверхкритический CO ₂ обладает сильным пластифицирующим эффектом. CO ₂ в концентрации 8-10 мас.% снижает температуру стеклования обычных стеклообразных полимеров с 8-100°C до температуры ниже комнатной ^{[Berens et al, 1992]} .

Эта способность CO ₂ высокого давления часто используется для обработки полимеров. В условиях выше критической точки CO ₂ зарекомендовал себя как хороший сверхкритический жидкий растворитель для различных полимеров и сополимеров благодаря его низкой вязкости и низкому поверхностному натяжению.Можно растворять низкомолекулярные слабополярные полимеры, такие как полистирол или телехелатный полиизобутилен, с молекулярным весом ниже 1000 в сверхкритическом CO ₂ . Также было показано, что можно растворять поли(тетрафторэтилен-со-гексафторпропилен) с 19 мол. % гексафторпропилена в CO ₂ при температуре свыше 175°C и давлении около 1000 бар ^{[Tuminello et al, 1995]} .

Сверхкритический CO ₂ является слегка полярным растворителем, что означает, что его способность растворять полимеры зависит от температуры (поскольку полярные взаимодействия примерно пропорциональны температуре).Энергия обмена, комбинированный эффект взаимодействия сегмент-сегмент, сегмент-СО ₂ и СО ₂ -СО ₂ , можно регулировать, изменяя температуру в широких пределах. Хотя CO ₂ проявляет зависящие от температуры характеристики полярного растворителя, он является слабополярным, что означает, что он не может растворять очень полярные полимеры или полимеры с водородными связями, такие как полиакриловая кислота, даже до 300°C и 2750°C. бар ^{[Rindfleisch et al., 1996]} . CO ₂ может легко различить различия в структуре полимера, что означает, что свободный объем полимера играет роль в определении растворимости. Чем жестче основная цепь, тем труднее растворить полимер в сверхкритическом CO ₂ . Растворимость полимера или сополимера в CO ₂ можно повысить, если полимер хотя бы частично фторирован. Например, ПЭ (полиэтилен) не растворяется в СО ₂ даже при 270°С и 1750 бар, тогда как полностью фторированный сополимер этилена и пропилена (ТФЭ-ГФП19) растворяется в СО ₂ при температуре >190°С и давлении. <1000 бар. Напротив, частично фторированный сополимер этилена и пропилена (VDF-HFP22) остается растворенным в CO ₂ при температуре до 100°C и давлении менее 1000 бар ^{[Rindfleisch et al, 1996]} .

Хотя такие высокие температуры (и, возможно, давление) менее вероятны в сценариях переноса УХУ, более длительные воздействия оставляют неопределенность в отношении их кумулятивного воздействия на полимеры, будь то старение, набухание с соответствующей пластификацией или какой-либо другой эффект (таблица ). 3 ). Пластификаторы также влияют на проницаемость CO ₂ в полимере. Один такой пример приведен в таблице 4 . Увеличение содержания пластификатора (ди(2-этилгексил)фталата) в поливинилхлориде (ПВХ) приводит к заметному снижению проницаемости при 27°С.

Таблица 3 Факторы, которые могут влиять на характеристики эластомерного уплотнения в сжатом газе

.

Свойство	Комментарий
Модуль	Материальное имущество; высокая хороша для сопротивления образованию волдырей. Эластомеры с высокой жесткостью имеют низкую прочность на разрыв и наоборот, см. прочность на разрыв
Прочность на разрыв	Материальное имущество; высокая хороша для сопротивления росту трещин
Коэффициент диффузии	Желательно высокое; D увеличивается с температурой
Температура	Влияет на D и жесткость уплотнения/прочность на разрыв; последние уменьшаются с повышением температуры
Давление	Влияет на концентрацию растворенного газа; эффекты уплотнения
Тип газа	Высокий уровень CO 2 уровня способствуют повреждению RGD, поскольку газ более растворим, чем метан
Секция материала	Чем меньше, тем лучше; путь выхода газа путем диффузии укорочен
Геометрия канавок (уплотнения)	Высокое заполнение канавки желательно, но не всегда возможно (по другим причинам)
Скорость декомпрессии	Чем медленнее, тем лучше (управление не всегда возможно)
Целевое давление	Атмосферное давление является наихудшим случаем
№событий РГД	Чем меньше, тем лучше

В более практичных условиях добычи нефти и газа недавняя работа TWI показала, что присутствие примесей (в частности, H ₂ S) в «чистом» газе CO ₂ может изменить характеристики проникновения и старения эластомер, с другой стороны, тот же материал продемонстрировал сходную (пропорциональную) скорость проникновения для условий выше и ниже сверхкритического порога.

Включение ингибиторов коррозии в транспортную систему может иметь дополнительные последствия для старения полимеров, эффекты понимаются в общих чертах, однако имеется мало работ, связанных со сверхкритическим CO ₂ .

2.2.3 Быстрая разгерметизация газа (РГД)

Эластомеры (в качестве уплотнений) широко используются для удержания газов под высоким давлением. Они могут пострадать от декомпрессионного повреждения ( например, разрыв, взрыв) при сбросе давления содержащегося газа. Многие факторы способствуют быстрой декомпрессии, включая механическое поведение, газопроницаемость, изменчивость материалов, объемное расширение, твердость и размер дефектов, а также их распределение. RGD возникает из-за того, что большое количество газа может растворяться в эластомере (резине) под давлением; например, неограниченный блок нитрильного каучука, подвергаемый воздействию сжатого воздуха под давлением 5000 фунтов на квадратный дюйм до насыщения, выпустит количество воздуха, примерно в 14 раз превышающее объем каучука, когда внешнее давление будет удалено. Газ (в данном примере воздух) медленно растворялся в резине в течение длительного периода времени и не может мгновенно диффундировать при снятии давления. Таким образом, быстро расширяющийся газ образует пузырьки в местах ослабления структуры материала, образуя пузырьки или волдыри, разрывая материал изнутри. Распространенная аналогия — дайвер, страдающий от «изгибов» при слишком быстром всплытии из глубокой воды. Здесь азот, который растворился в кровотоке и нервной системе, выходит из раствора в виде пузырьков с болезненными, а иногда и фатальными последствиями.В другом примере происходит тот же процесс, что и при открытии бутылки лимонада или колы, где CO ₂ принудительно растворяется в жидкости, выходит из раствора и поднимается на поверхность в виде пузырьков.

Плотная фаза CO ₂ является высокоинвазивной и способна растворять полимерные материалы. CO ₂ растворяется не только в сырой нефти, но и во многих материалах на углеводородной основе. Как только CO ₂ проникает в материал, сброс давления приводит к его пересыщению.Это перенасыщение приводит к зарождению и росту внутренних пузырьков газа, которые затем могут образовывать поверхностные пузыри и, в конечном счете, приводить к выходу из строя (, рис. 2, ). Эффект усугубляется, если скорость декомпрессии газа через эластомер выше скорости диффузии. Газы, которые легко растворяются в эластомерах, могут вызывать проблемы. Газы с низкой растворимостью, такие как азот, редко вызывают проблемы.

Таблица 4 Коэффициент проницаемости CO ₂ в содержащем пластификатор ПВХ и смесях с другими полимерами ^{[Pal et al, 1992]} .

Композиция в мас.%					Коэффициент проницаемости 10 -13 x CM 3 см / см 2 S PA
	PVC	Трансплаф-сополимер	NBR	пластификатор (DI 2-этилгексил)фталат)		Добавки
59,5	—	—	32,7	7,8	120,8
69,8	—	—	20. 9	9,3	63,2
53,6	8,5	—	29,8	8.1	73,1
17,9	59,2	—	12,7	10,2	52,1
53,6	—	10,0	29,4	7,0	66,0
19,8	28,2	33,3	12,3	6.4	60,1

Силиконовые эластомеры с высокой газопроницаемостью страдают гораздо меньше, чем другие эластомеры. При необходимости часто рекомендуется использование тефлона, нейлона и более жестких эластомеров (твердость 80-90) ^{[Parker et al, 2009]} . Имеются сообщения о том, что эластомерные материалы (фторуглерод, нитрил и силикон) ослабевают при насыщении CO ₂ при давлении 40 бар, однако эффект гораздо менее выражен для N80 (нитриловый каучук с твердостью по Шору 80) ^{[Davies et al. , 1999]} .Однако в некоторых операциях в Северном море с использованием воды с высокой соленостью и 0,5 мол.% CO ₂ при умеренном давлении (17 бар) было обнаружено, что уплотнения из нитрилового каучука, используемые в обратных клапанах, потеряли в эксплуатации 10% из-за потери фталатного пластификатора. . Хотя использование фталатов в целом сократилось из-за проблем со здоровьем и безопасностью, то же самое явление может иметь отношение к другим добавкам в эластомерных смесях. В таблице 5 описаны некоторые из многих переменных, влияющих на сопротивление эластомера RGD.

Таблица 5 Факторы, оказывающие наибольшее влияние на сопротивление RGD уплотнительных эластомеров

Урон РГД увеличен на;	Комментарий
Высокое давление газа	Особо >100 бар
Высокая концентрация газа	Газорастворимость варьируется; CO 2 лучше растворяется в эластомерах, чем CH 4
Высокая скорость декомпрессии	Показания выше ~1 бар/мин вызывают беспокойство
Низкая скорость диффузии газа	Коэффициент диффузии (D) зависит от газа, типа эластомера и температуры
Температура	Влияет на механические свойства
Плохое ограничение	Эластомеры с низкой жесткостью (без подкладок, низкое заполнение канавки) могут допускать образование пузырей

Невозможно дать прямое описание того, что делает эластомер «устойчивым к RGD», на самом деле у эластомеров нет такого материала; на самом деле тюленей лучше всего ранжировать по их относительной стойкости. С термопластами все немного проще; по мере увеличения их модуля увеличивается и их сопротивление разрушению в результате RGD.

3 Влияние поведения материалов на характеристики компонентов в процессе эксплуатации

3.1 Металлические трубопроводы, реакторы, насосы и инфраструктура

3.1.1 Коррозия и SSC Целостность сварных соединений

Структура настолько хороша, насколько хороша ее самое слабое звено. Самое слабое звено обычно имеет форму сварного шва или соединения.Сварные швы особенно уязвимы, поскольку изменчивость их свойств возникает при изменении сварочных материалов и условий. В тех случаях, когда соответствующий расходный материал недоступен, следует выбрать расходный материал, катодный по отношению к исходному материалу. Это приводит к меньшей катодной площади, что минимизирует анодную плотность тока. Даже если используется соответствующий расходный материал, ЗТВ может иметь микроструктуру, сильно отличающуюся от исходной, и это часто может привести к преимущественной коррозии ЗТВ или металла сварного шва.

В дополнение к этим проблемам также важно растрескивание сварных швов в присутствии примесей, таких как H ₂ S.Стандарт ISO15156 содержит рекомендации в отношении поведения металлических материалов (как углеродистых сталей, так и коррозионно-стойких сплавов (CRA)) в отношении сульфидного растрескивания под напряжением (SSC). Перед выбором материалов для использования в средах, где возможен SSC, необходимо ознакомиться с этим стандартом.

3.1.2 Образование накипи в сервисной среде

Образование защитной стабильной карбонатной накипи было связано со снижением скорости коррозии в растворах, содержащих CO ₂ .Стабильность этого слоя зависит от химического состава раствора, например, от присутствия растворенных солей, соединений, влияющих на кислотность/щелочность, ингибиторов коррозии и т. д.

Кислотность раствора оказывает прямое влияние на скорость коррозии CO ₂ . Он влияет как на электрохимические реакции, приводящие к растворению железа, так и к выпадению защитных, ингибирующих коррозию, карбонатных отложений. Однако косвенные эффекты изменения кислотности/щелочности, связанные с условиями образования отложений, не менее важны.Высокая щелочность приводит к снижению растворимости, повышенному осаждению и большей склонности к образованию накипи карбоната железа. Например, повышение кислотности от ph5 до pH5 вызывает пятикратное уменьшение растворимости карбоната железа; при увеличении кислотности от pH5 до pH6 это снижение составляет примерно 100 раз ^{[Kermani and Morshed, 2003]} . Высокая щелочность не всегда означает снижение скорости коррозии. Пересыщение играет важную роль в образовании накипи и ее стабильности.Например, низкое пересыщение при pH 6 может привести к очень незначительному изменению скорости коррозии, так как образуются относительно плохие, не обладающие защитными свойствами карбонатные отложения. При pH>6,6 более высокое перенасыщение приводит к снижению скорости коррозии из-за более быстрого осаждения и образования большего количества защитных отложений 90–270 [Chokshi et al, 2005] 90–271 .

Существуют и другие косвенные эффекты изменения кислотности/щелочности, такие как образование несидеритовых отложений. Если уксусная кислота (HAc, где Ac = CH ₃ COO) присутствует в водной среде ² , увеличение щелочности стабилизирует ионы ацетата (Ac ^— ).Сообщается, что присутствие органических кислот увеличивает окислительную способность H ⁺ за счет увеличения предельного диффузионного тока для катодного восстановления. Количество таких органических кислот в жидкости, содержащей CO ₂ (, например, , добываемые жидкости при добыче нефти и газа) может варьироваться от 500 до 3000 частей на миллион, из которых уксусная кислота (или этановая кислота) часто является основным компонентом ^{[Gunaltun и Ларри, 2000]} . Хотя коррозия верхней части линии является наиболее широко изученной коррозией CO ₂ в связи с HAc, также известна коррозия нижней части трубопроводов, содержащих многофазные жидкости. Увеличение недиссоциированного HAc увеличивает скорость коррозии углеродистой стали, поскольку она обеспечивает резервуар ионов H+ сверх того, что определяется pH раствора 90–270 [Kermani and Morshed, 2003] 90–271. Дальнейшая работа в этой области также показала, что HAc особенно вреден в недиссоциированном состоянии. При низком p _CO 2 присутствие такой уксусной кислоты также приводит к образованию более растворимого ацетата железа (в отличие от карбоната железа), что увеличивает скорость коррозии.

3.1.3 Использование ингибиторов коррозии

Опыт, связанный с ингибированием коррозии CO ₂ , был ограничен разведкой нефти и газа. Эффективное ингибирование коррозии в этом секторе промышленности традиционно достигается либо путем: (i) добавления ингибиторов во время разведки нефти, либо (ii) ингибирования на месте компонентами, присутствующими в сырой нефти. В то время как первый контролируется извне путем добавления ингибиторов для обеспечения защиты от коррозии за счет покрытия поверхности, контроль над последним затруднен, поскольку он зависит от состава сырой нефти и гидродинамических условий.

Часто добавляют гликоли

(, например, этиленгликоль) и спирты (, например, метанол) (иногда >50 мас.%), чтобы предотвратить образование гидратов при низких температурах. Механизмы, которые контролируют коррозию CO ₂ в присутствии таких ингибиторов, не совсем понятны. Однако предполагалось, что основной ингибирующий эффект таких добавок обусловлен снижением активности воды из-за разбавления. Сообщалось о скорости коррозии около 0,03 мкм/год для нержавеющей стали типа 304 при замене 1 % масс. воды в коррозионной среде, содержащей CO ₂ , на 10 % масс. метанола при приблизительно 190°C и 150 бар.В отсутствие спирта присутствие 1 мас.% воды в аналогичных условиях увеличивало скорость коррозии более чем в 10 раз. Гликоли и амины, часто используемые для улавливания CO ₂ , влияют на образование гидратов и скорость коррозии. Сообщается, что при более низких давлениях CO ₂ смесь воды/гликоля 50/50 приводит к 50% снижению скорости коррозии обычной углеродистой стали по сравнению с системой без гликоля ^{[Hesjevik et al, 2003]} . Недавний отчет об экспериментах при низких температурах (около 31°C) в среде высокого давления CO ₂ (приблизительно 79.3bar) предложил аналогичный результат ^{[Thodla et al, 2009]} . Сообщалось о снижении скорости коррозии на два порядка, с 1–3 мм/год до 0,01–0,02 мм/год, при использовании смеси 100 частей на миллион воды и 100 частей на миллион моноэтаноламина вместо только 100 частей на миллион воды.

Сырая нефть часто действует как ингибитор, влияя на смачиваемость стали пластовой водой. Присутствие сырой нефти предотвращает смачивание стальной поверхности водой, тем самым снижая скорость коррозии. Также предполагается, что некоторые компоненты, присутствующие в сырой нефти, адсорбируются на поверхности стали и влияют на скорость коррозии.Природа таких взаимодействий в значительной степени неизвестна, но в работе Hernandez et al (2002, 2003) предполагается, что концентрация ароматических соединений, смол, алканов, асфальтенов, азота, серы, кислорода и жирных кислот влияет на степень ингибирования. .

Пластовая вода во многих нефтяных и газовых скважинах имеет высокое общее содержание растворенных твердых веществ (TDS) (часто TDS>10 мас.%). Например, анализ воды из газовой скважины в Техасе показал содержание TDS около 23 мас.% ^{[Fang et al, 2006]} .При таких высоких концентрациях теории, относящиеся к идеальным растворам, недействительны и, следовательно, не могут быть использованы. Вместо этого следует использовать коэффициенты активности вместо концентраций ^{[Nesic, 2007]} . Соли могут осаждаться, образуя накипь, которая может прилипать к поверхности стали, влияя на скорость коррозии. Полевой опыт показывает, что скорость коррозии может быть снижена в растворах с высоким TDS (, т.е. , высокая концентрация соли). Увеличение концентрации соли изменяет ионную силу раствора, что влияет на растворимость CO ₂ и карбоната железа в водной фазе (так называемый эффект кинетического электролита).Поскольку растворимость этих соединений в воде определяет скорость коррозии, признается важность концентрации солей.

3.2 Полимерные уплотнения, вкладыши и конструкции из двух материалов

При эксплуатации комбинированное воздействие температуры, давления, влажности и примесей в потоке может оказать серьезное влияние на целостность полимеров. Такие примеси, как SO _x , NO _x , могут реагировать с полимерами с образованием множества сложных соединений. SO _x может вызывать сульфирование, фотоокисление и в присутствии воды образовывать сильные кислоты, которые могут катализировать гидролиз.Аналогичные реакции может вызывать и NO _x . Гидролиз полимеров, содержащих чувствительные к гидролизу вещества, широко изучался. Ацетали образуют исходную кислотную или альдегидную группу, сложные эфиры и амиды образуют соответствующие спирты или амины. Гидролиз приводит к деполимеризации и высвобождению гидролизованных мономеров из полимера. Это приводит либо к выщелачиванию небольших молекул, если функциональные группы присоединены к стороне основной цепи. Однако если функциональная группа образует основу полимера, это приведет к разрушению полимера и, следовательно, к его целостности.

Полимеры сами по себе редко используются в качестве конструкционных компонентов. Мягкие полимеры, такие как эластомеры, используются в качестве уплотнений, а термопластичные и термореактивные материалы часто используются в качестве вкладышей, где полимер действует как коррозионный барьер, а металлический внешний слой обеспечивает механическую прочность. Часто композитные конструкции используются в строительных материалах для нагнетательных скважин CO ₂ для использования свойств полимеров, металлов и керамики ( Таблица 6 ). При использовании таких композитных трубопроводов большое значение имеет кольцевая среда, поскольку накопление коррозионной среды в кольцевом пространстве может привести к потере общей целостности конструкции с полимерной футеровкой.Кольцевая среда регулируется коэффициентом диффузии различных молекул в полимерном слое. В многомолекулярной системе более высокая диффузионная способность одного типа молекул может привести к более высокой концентрации молекул в кольцевом пространстве. Хотя молекулы могут не быть коррозионно-активными в концентрациях, обнаруживаемых в смеси, их концентрации в кольцевом пространстве могут достигать коррозионно-активных уровней. Эти проблемы часто наблюдаются в системах с полимерной футеровкой.

Таблица 6 Типичные строительные материалы для CO ₂ нагнетательные скважины ^{[Parker et al, 2009]}

Углеродистая сталь с покрытием GRE

Компонент	Материалы
Измерение и трубопроводы вверх по течению	316SS, стекловолокно
Рождественская елка	316SS, никель, монель
Сальник и уплотнения клапанов	Тефлон, нейлон
Устье скважины	316SS, никель, монель
Подвеска для трубок	316SS, инколой
Трубка	, углеродистая сталь IPC, CRA
Уплотнения трубных соединений	Уплотнительное кольцо (GRE), резьба и манжеты с покрытием (IPC)
Инструмент ON/OFF, профильный ниппель	Детали с никелевым покрытием, нержавеющая сталь 316
Пакеры	Закаленная резина с внутренним покрытием твердостью по дюрометру 80-90 (Buna N), детали с никелевым покрытием
Цементы и добавки к цементу	Цементы API и/или специальные кислотостойкие цементы и добавки

4 Резюме, выводы и перспективы

В этой статье представлено современное состояние знаний о поведении материалов при контакте с CO ₂ . Ясно, что требования к свойствам различных компонентов, необходимых для безопасной транспортировки СО ₂ , не могут быть выполнены за счет использования только углеродистой стали, если поток СО ₂ не очищен. Использование CRA, таких как сталь 316L, 22% Cr, 25% Cr, для предотвращения коррозии в условиях отсутствия образования накипи вряд ли будет экономически целесообразным в ближайшем будущем. Конечно, нанесение таких материалов на носитель из углеродистой стали могло бы стать техническим решением. Однако, учитывая экономику и зная, что углеродистая сталь необходима из-за ее низкой проницаемости, высокой прочности и ударной вязкости, а полимерные материалы необходимы из-за их гибкости, уплотняющих свойств и высокой коррозионной стойкости, сочетание свойств углеродистой стали и полимерных материалов для достижения желаемая производительность может быть полезной.Можно искать техническое решение с использованием футерованной полимером углеродистой стали. Это уже используется в нефтяной и газовой промышленности, где использование стальной трубы с полимерным покрытием использует преимущества обоих ее компонентов, обеспечивая экономичное решение проблем, связанных с транспортировкой агрессивных жидкостей. Следует стремиться к использованию полимеров с очень низкой проницаемостью для CO ₂ в качестве материала футеровки для применений CCS.

Даже если композитный трубопровод используется для транспортировки CO ₂ , такая конструкция будет такой же прочной, как и ее самое слабое звено.В большинстве случаев самым слабым звеном является сварной шов или соединение. Тщательный выбор сварочных материалов и параметров имеет важное значение для обеспечения оптимальной производительности. Структурная целостность сварных швов является еще одной серьезной проблемой для трубопроводов CO ₂ . Это необходимо учитывать в связи с коррозионным поведением материалов. Применение напряжения в коррозионной среде, содержащей CO ₂ , сопряжено с определенными трудностями. Необходимо провести дальнейшую работу, чтобы получить уверенность в работоспособности материалов в таких условиях эксплуатации.

5 Каталожные номера

Asahi H, Hara T и Sakamoto S, 1997: «Коррозионные свойства и пределы применения устойчивых к воздействию кислот стальных труб 13Cr с улучшенной коррозионной стойкостью CO ₂ ». ЕВРОКОРР 97, Том. 1, Тронхейм, Норвегия, 22-25 сентября 1997 г.

Айелло Ф., Эванс К., Тодла Р. и Сридхар Н., 2010: «Влияние примесей на коррозию стали в сверхкритическом CO ₂ ». Corrosion 2010, статья № 10193 (Хьюстон, Техас: NACE, 2010).

Беренс А.Р., Хувард Г.С., Корсмейер Р.В. и Куниг Ф.В., 1992: «Применение сжатого диоксида углерода при введении добавок в полимеры».Журнал прикладных наук о полимерах, том 46, стр. 231-242.

Браун Б., Ли К-Л, Несич С., 2003: «Коррозия в многофазном потоке, содержащем небольшое количество H ₂ S». Коррозия 2003 г., документ № 03341 (Хьюстон, Техас: NACE, 2003 г.).

Батлер Р., Давью С.М. и Купер А.И., 2001: «Формирование шаблонов эмульсии с использованием сверхкритических флюидных эмульсий с высоким содержанием внутренней фазы». Дополнительные материалы, том 13, стр. 1459-1463.

Читвуд Г., Койл В. и Хилтс Р., 1994 г.: «Анализ истории применения простой углеродистой стали для оборудования заканчивания в службе CO ₂ ». Corrosion 1994, документ № 20 (Хьюстон, Техас: NACE, 1994).

Choi Y-S и Nesic S, 2010: «Влияние примесей на коррозионное поведение углеродистой стали в сверхкритической среде CO ₂ -вода». Corrosion 2010, статья № 10196 (Хьюстон, Техас: NACE, 2010).

Чокши К., Сан В. и Несич С., 2005: «Рост пленки карбоната железа и эффект ингибирования коррозии мягкой стали CO ₂ ». Коррозия 2005 г., бумага №. 285 (Хьюстон, Техас: NACE International, 2005).

Crolet JL, Thevenot N and Nesic S, 1998: «Роль проводящих продуктов коррозии в защите коррозионных слоев». Коррозия, Том 54, стр. 194-203.

Дэвис О.М., Арнольд Дж.К. и Салли С., 1999: «Механические свойства эластомеров в CO ₂ высокого давления». Журнал материаловедения, том 34, стр. 417-422.

Дугстад ​​А., Хеммер Х. и Зайерстен М., 2000: «Влияние микроструктуры стали на скорость коррозии и образование защитной карбонатной пленки железа».Corrosion 2000, статья № 23 (Хьюстон, Техас: NACE, 2000).

Дагстад ​​А., Морланд Б. и Клаузен С., 2011 г.: «Транспортировка плотной фазы CO ₂ по трубопроводам из углеродистой стали — когда возникает проблема коррозии?». Corrosion 2011, статья № 70 (Хьюстон, Техас: NACE, 2011).

Fang H, Nesic S, Brown B и Wang S, 2006: «Общая коррозия CO ₂ в рассолах с высокой соленостью». Коррозия 2009 г., бумага №. 06372 (Хьюстон, Техас: NACE International, 2006 г.).

Gunaltun YM и Larrey D, 2000: «Корреляция случаев первостепенной коррозии с расчетными скоростями конденсации воды».Corrosion 2000, документ № 71 (Хьюстон, Техас: NACE, 2000).

Hesjevik S M, Olsen S и Seiersten M, 2003: «Коррозия при высоком давлении CO ₂ ». Коррозия 2003 г., номер документа NACE 03345.

Икеда А., Уеда М. и Мукаи С., 1985: «Влияние факторов окружающей среды на коррозию в CO ₂ Исходная скважина». Достижения в CO ₂ Коррозия, Том 2, стр. 1-22.

Кермани М.Б. и Моршед А. , 2003: «Коррозия углекислым газом при добыче нефти и газа – Сборник».Коррозия, Том 59, стр. 659-683.

Лопес Д.А., Перес Т. и Симисон С.Н., 2003: «Влияние микроструктуры и химического состава углеродистых и низколегированных сталей на коррозию CO ₂ — современная оценка». Материалы и дизайн, Том 24, стр. 561-575.

Макаренко В.Д., Шатило С.П., Гумерский К.К., Беляев, 2000: «Влияние кислорода и сероводорода на углекислотную коррозию сварных конструкций нефтегазовых установок». Химическая и нефтяная инженерия, Том 36, стр. 125-130.

Мишра Б., Олсон Д.Л., Аль-Хассан С. и Салама М.М., 1992: «Физические характеристики образования накипи из карбоната железа в стали для трубопроводов». Коррозия 92, документ № 13 (Хьюстон, Техас: NACE, 1992).

Nesic S, 2007: «Ключевые вопросы, связанные с моделированием внутренней коррозии нефте- и газопроводов – обзор». Наука о коррозии, том 49, стр. 4308-4338.

Nyborg R, 2009: «Руководство по прогнозированию коррозии CO ₂ в системах добычи нефти и газа». Отчет Института энергетических технологий IFE/KR/E-2009/003, Кьеллер, Норвегия.ISBN 978-82-7017-792-9.

Пал С.Н., Рамани А.В. и Субраманиан Н., 1992: Исследования газопроницаемости полимерных смесей на основе поливинилхлорида, предназначенных для медицинских применений». Журнал прикладных наук о полимерах, том 46, стр. 981-990.

Паркер М.Э., Мейер Дж.П. и Медоуз С.Р., 2009 г.: Технологии повышения нефтеотдачи и закачки нефти с использованием двуокиси углерода». Energy Procedia, Том 1, стр. 3141-3148.

Пол С., Шеперд Р., Бахрами А. и Вуллин В., 2010 г.: «Выбор материала для сверхкритического транспорта CO ₂ ».Материалы Международного форума по транспортировке CO ₂ по трубопроводам, Ньюкасл, 1-2 июля 2010 г.

Пол С., Шеперд Р. и Вуллин В., 2011: «Выбор материала для сверхкритического транспорта CO ₂ ». Материалы Международного форума по транспортировке CO ₂ по трубопроводам, Ньюкасл, 22-23 июня 2011 г.

Rindfleisch F, DiNoia TP и McHugh MA, 1996: «Растворимость полимеров и сополимеров в сверхкритическом CO ₂ ». Журнал физической химии, том 100, стр. 15581-15587.

Sun W и Nesic S, 2006: «Новый взгляд на основы: кинетика осаждения карбоната железа при коррозии CO ₂ ». Коррозия 2006 г., бумага №. 06365 (Хьюстон, Техас: NACE International, 2006 г.).

Танатева О К, 1954: Вестник АН СССР (англ. перевод). Отдел химических наук, стр. 977-978.

Тодла Р., Франсуа А. и Сридхар Н., 2009: «Эффективность материалов в сверхкритических средах CO ₂ ». Коррозия 2009 г., документ NACE № 09255.

Tuminello WH, Dee GT и McHugh MA, 1995: «Растворение перфторполимеров в сверхкритическом диоксиде углерода». Макромолекулы, Том 28, стр. 1506-1510.

Видем К., Кварекваал Дж., Перес Т. и Фицсимонс Г., 1998: «Поверхностные эффекты на электрохимию электродов из железа и углеродистой стали в водных растворах CO ₂ ». Corrosion 98, статья № 1 (Хьюстон, Техас: NACE, 1998).

Wang S, 2009: «Влияние кислорода на коррозию мягкой стали CO ₂ ». магистерская диссертация.Университет Огайо, США.

WRI, 2008: «Руководство CCS: Руководство по улавливанию, транспортировке и хранению двуокиси углерода». Отчет Института мировых ресурсов. Форбс С., Верма П., Карри Т. Е., Фридман С. Дж. и Уэйд С. (ред.). WRI, Вашингтон, округ Колумбия, США. ISBN 978 1 569 73701 9

_______________________________

¹ Фаза при температуре и давлении выше критической температуры и давления. Критическая точка, за которой CO ₂ существует в сверхкритической фазе, равна 31.1°C и 73,9 бар. Критическая точка представляет собой самую высокую температуру и давление, при которых вещество может существовать в виде пара и жидкости в равновесии. В сверхкритическом состоянии плотность CO ₂ будет составлять от 50 до 80% плотности воды ^{[WRI, 2008]} . Вязкость сверхкритического CO ₂ такая же, как и в газовой фазе, которая может быть до 100 раз ниже, чем в жидкой фазе. Это очень важно для трубопроводного транспорта, так как предполагает меньшее сопротивление. С точки зрения затрат сверхкритическая транспортировка обеспечивает существенно более высокую пропускную способность по данной трубе, чем транспортировка в виде газа с более низким давлением. При высоком давлении CO ₂ может существовать в виде жидкости, если температура ниже критической. Когда CO ₂ существует в виде жидкости и/или в сверхкритической фазе, его часто собирательно называют жидкостью «плотной фазы».

² Органические кислоты, присутствующие в месторождениях нефти и газа, оказывают значительное влияние на коррозию CO ₂ .Уксусная кислота, органическая кислота (и часто основной компонент производимых органических кислот), уже давно используется для имитации этого в лабораторных испытаниях на коррозию.

.