Korozja metali w wodach geotermalnych

• Autorzy: Banaś J. , Mazurkiewicz B. , Solarski W.

Warianty tytułu

EN

Corrosion of metals in geothermal water

• Konferencja: Geotermia w Polsce - doświadczenia, stan aktualny, perspektywy rozwoju : Ogólnopolski Kongres Geotermalny (17-19.10.2007 ; Radziejowice ; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Agresywność korozyjna wody geotermalnej zależy od składu chemicznego oraz jej temperatury i szybkości przepływu. W pracy omówiono termodynamiczne podstawy trwałości metali, korozji oraz tworzenia się produktów korozji, a także wpływ własności środowiska korozyjnego. Podstawę interpretacji procesów korozji dla układu geotermalnego stanowi diagram E-pH (Pourbaix). Skład produktów korozji jest konsekwencją składu chemicznego wody, która zawiera rozpuszczony CO_2 i H_2S. Wykazano, że zawarty w wodzie siarkowodór może być pochodzenia biogennego. Stwierdzono korelację szybkości korozji od ciśnienia parcjalnego CO_2. W wodach zawierających nawet małe ilości siarkowodoru konkurencyjnym procesem jest tworzenie się siarczkowych produktów korozji. Wówczas produktami korozji stali są: FeS, FeS_2, FeCO_3, a produkty korozji miedzi zawierają CuS. Stwierdzana niekiedy obecność tlenków żelaza może wynikać z wtórnego przetworzenia produktów korozji lub zapowietrzenia instalacji w okresie przestojów i remontów. Oceniając szybkość korozji stwierdzono, że stopień mineralizacji wody oraz stężenie jonów chlorkowych są czynnikami drugorzędnymi.

EN

Corrosion properties, composition and structure of corrosion products were discussed for carbon steel and copper by means of thermodynamic analysis of metal-geothermal water system. Potential - pH diagrams (Pourbaix diagrams) of Fe and Cu are presented for some Polish geothermal waters (Geotermia Podhalańska S.A., Geotermia Mazowiecka S.A.). Electrochemical measurements, investigations of chemical composition and structure of corrosion products (SEM, EDX analysis) allowed to present the mechanism of corrosion of carbon steel in geothermal water (H_2O-CO_2-H_2S system). The small content of H2S in geothermal water is of biogenic origin. In water containing dissolved CO_2, H_2S iron was covered by non-protective (FeS, FeS_2, FeCO_3) layer. The formation of sulfides was also observed on copper alloys (CuS).

Słowa kluczowe

PL

wody geotermalne; właściwości wód geotermalnych; agresywność korozyjna; korozja metali

EN

geothermal waters; corrosion of metals; carbonic acid corrosion

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Technika Poszukiwań Geologicznych
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 46, nr 2
• Strony: 5--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Banaś J.

autor

Mazurkiewicz B.

autor

Solarski W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 kraków, ul. Mickiewicza 30,

Bibliografia

• 1. ASHWORTH V., BODEN P.J., 1970 - Potential-pH diagrams at Elevated temperatures, Corrosion Sciences 10, 709.
• 2. BANAŚ J., GŁOWNIA J., STYPUŁA B., 1990 - Korozja wybranych materiałów konstrukcyjnych i wydzielanie się osadów w wodach geotermalnych. Atlas Wód Geotermalnych Niżu Polskiego pod red. W. Góreckiego, Kraków.
• 3. BANAŚ J., BANAŚ K., STYPUŁA B., 1991 - Korozja stali w wodach geotermalnych. Ochrona przed Korozją 6, 136.
• 4. BANAŚ J., MAZURKIEWICZ B., SOLARSKI W., KHALAYEF O., 2002a - Influence of CO2 and H2S on local corrosion of iron alloys at elevated pressure and temperature, Acta Metallurgica Slovaca; 2002, 8 spec. iss. (2/2)), 328.
• 5. BANAŚ J. i in., 2002b - Wydłużenie okresu międzyremontowego rurociągów obiegu wody geotermalnej poprzez opracowanie systemu doboru materiałów odpornych na korozję w układzie H2O-NaCl- CO2 oraz monitoringu ich degradacji podczas eksploatacji, Raport: Projekt celowy KBN nr 03279/C T08 - 6.
• 6. BANAŚ J., DANIELEWSKI M., PAWLIKOWSKI M., BALCER M., MAZURKIEWICZ B., SOLARSKI W., WOOD H., KRAWIEC H., 2002c - Korozja rur miedzianych w wodzie geotermalnej, Ochrona przed Korozją 45, 11A, 73.
• 7. BANAŚ J., MAZURKIEWICZ B., LELEK-BORKOWSKA U., KRAWIEC H., SOLARSKI W., 2003 - Wpływ temperatury na korozję i pasywację stopów Fe-Cr-Ni w układzie H2O-Na2SO4- CO2. Ochrona przed Korozją 11 s/A, 55.
• 8. BANAŚ J., MAZURKIEWICZ B., SOLARSKI W., 2005 - Problemy materiałowe i dobór tworzyw odpornych na korozję w systemach geotermalnych na przykładzie Geotermii Podhalańskiej SA Nowe kierunki wytwarzania i wykorzystywania energii, Zrównoważone systemy energetyczne pod red. W.Wójcika, Lubelskie Towarzystwo Naukowe, Lublin 141.
• 9. BANAŚ J., MAZURKIEWICZ B., SOLARSKI W., PAWLIKOWSKI M., 2004 - Korozja stali zawierających chrom w wodzie geotermalnej. Ochrona przed Korozją nr spec. 11 s/A, 235.
• 10. BANAŚ J., MAZURKIEWICZ B., SOLARSKI W., PAWLIKOWSKI M., 2005 - Problemy korozji rur wydobywczych w instalacjach geotermalnych, Ochrona przed Korozją 11s/A, 253.
• 11. den BOEF G., 1977 - Theoretische grondslagen van de analyse in waterige oplossingen, Amsterdam/Brussel.
• 12. BROWN B., LEE K.L., NESIC S., 2003 - Corrosion in multiphase flow containing small amounts of H2S, Corrosion, NACE International Conference and Exhibition, Paper No. 03341, San Diego, California.
• 13. CASPER L.A., PINCHBACK T.R., 1980 - Geothermal Scaling and Corrosion, Baltimore.
• 14. KERESZTES Z., TELEGDI J., BECZNER J., KALMAN E., 1998 - The influence of biocides on the microbiologically influenced corrosion of mild steel and brass, Electrochimica Acta 43,1.
• 15. LÓPEZ D.A., PEREZ T., SIMISON S.N., 2003 - The influence of microstructure and chemical composition of carbon and low alloy steels in CO2 corrosion. A state-of-art appraisal, Materials & Desing 24,561.
• 16. LOTZ U., HEITZ E., 1983 - Flow-dependent corrosion. I. Current understanding of the mechanism involved, Werkstoffe und Korrosion 34, 454.
• 17. POURBAIX M., 1966 - Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, Oxford.
• 18. RICHTER S., THORARINSDOTTIR R.I., JONSDOTTIR F., 2007 - On-line corrosion monitoring in geothermal district heating systems. II. Localized corrosion Corrosion Science 49, 1907.
• 19. WANG F., 1999 - Modeling of Aqueous Carbon Dioxide Corrosion in Turbulent Pipe Flow, PhD Thesis. University of Saskatchewan.
• 20. WIĘCKOWSKI A., GHALI E., SZKLARCZYK M., SOBKOWSKI J., 1983 - The Behavior of Iron Electrode in CO2 Saturated Neutral Electrolyte. I. Electrochemical Study. Electrochim. Acta 28, 1619.