侵蝕性二氧化碳檢測：關鍵檢測項目與技術解析

一、侵蝕性二氧化碳的定義與檢測意義

• 工業設施維護：防止管道、儲罐的腐蝕泄漏。
• 建筑工程安全：評估混凝土結構耐久性。
• 地質與環境監測：分析地下水、土壤的侵蝕風險。
• 碳封存項目：監控CO?地質封存后的穩定性。

二、核心檢測項目與分析方法

1. 游離CO?濃度檢測

• 目的：量化環境中具有侵蝕能力的CO?含量。
• 方法：
  • 滴定法（如酚酞指示劑法）：通過酸堿中和反應計算游離CO?。
  • 紅外光譜法：利用CO?對特定紅外波段的吸收特性進行高精度測量。
  • 電化學傳感器：實時監測氣體或溶液中的CO?濃度。
• 標準參考：ISO 14852、ASTM D513-16。

2. pH值與碳酸鹽平衡分析

• 關聯性：CO?的侵蝕性與水體pH值直接相關，pH<8.3時可能引發碳酸鹽溶解。
• 檢測項目：
  • pH值測定：使用pH計或試紙。
  • 碳酸氫根（HCO??）與碳酸根（CO?²?）濃度：離子色譜法或滴定法。
• 應用：判斷水體中CO?是否處于侵蝕性狀態。

3. 材料腐蝕速率測定

• 目的：量化CO?對金屬或混凝土的侵蝕程度。
• 方法：
  • 重量損失法：測量材料暴露前后的質量變化（如ASTM G1-03）。
  • 電化學阻抗譜（EIS）：評估金屬表面腐蝕電流密度。
  • 混凝土碳化深度檢測：酚酞指示劑法（碳化區域pH>10呈無色）。

4. 腐蝕產物分析

• 檢測項目：
  • 金屬表面產物：X射線衍射（XRD）分析FeCO?、CaCO?等化合物。
  • 溶液中離子濃度：ICP-OES檢測Ca²?、Mg²?等溶出量。
• 意義：揭示腐蝕機制及長期影響。

5. 環境參數輔助檢測

• 溫度與壓力：影響CO?溶解度和反應速率。
• 溶解氧（DO）：與CO?協同加速腐蝕（如API RP 571）。
• 流速監測：高流速加劇CO?對管道的沖刷腐蝕。

三、典型應用場景與檢測方案

1. 油氣輸送管道

• 檢測重點：
  • 管道內CO?分壓（依據NACE MR0175標準）。
  • 腐蝕速率與局部點蝕分析。
  • 緩蝕劑有效性評估。

2. 混凝土結構耐久性評估

• 檢測項目：
  • 混凝土碳化深度。
  • 鋼筋銹蝕電位（半電池電位法，ASTM C876）。
  • 孔隙液中CO?濃度監測。

3. 地下水與地質封存

• 檢測方案：
  • 游離CO?與HCO??的摩爾比（判斷侵蝕傾向）。
  • 巖芯滲透率變化（CO?注入后的礦物溶解效應）。

四、技術挑戰與未來發展

• 精準區分游離CO?與結合態CO?：需結合化學分析與模型計算。
• 在線監測技術：開發耐高壓、抗腐蝕的微型傳感器。
• 大數據與AI預測：通過腐蝕數據庫訓練模型，實現風險預警。

五、總結