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随着油气资源需求的增加,一些深井甚至超深井不断被开发。井下管柱面临的温度、压力、CO2分压及Cl-浓度越来越高,服役环境越来越苛刻,迫切需要选用耐蚀性能更好的镍基合金。本文采用理化性能测试、高温失重试验、电化学测试分析及抗应力腐蚀开裂试验等方法,并辅以SEM、EDS以及XPS等现代分析技术,研究了028镍基合金在井下苛刻腐蚀环境中的腐蚀行为,并对其腐蚀规律和耐蚀机理进行分析。论文的主要结论如下:(1)在高温CO2腐蚀环境中,028镍基合金的最大腐蚀速率仅为0.0041mm/a,未出现局部腐蚀迹象,表现出极其优异的抗高温CO2腐蚀性能,其良好的抗腐蚀性能来源于Cr元素在其表面富集形成的Cr2O3钝化膜;在鲜酸腐蚀条件下,028镍基合金腐蚀速率较高,但仍在标准规定的一级范围内,在残酸和酸化完井全过程试验中,井深越深,028镍基合金的腐蚀速率越大;在鲜酸、残酸和酸化完井全过程中,试样均出现明显的点蚀坑,并且最大点蚀坑深度随温度和CO2分压的增加呈现出上升趋势;在完井液腐蚀环境中,其均匀腐蚀速率随温度的升高而显著增加。在超高温CO2环境中,C环试样未发生断裂,应力腐蚀敏感性低,在高温CO2环境中抗应力腐蚀性能良好。(2)电化学测试结果表明:在高温CO2环境中,随温度升高,极化曲线腐蚀电位降低和自腐蚀电流密度升高,腐蚀驱动力增强,钝化膜的保护作用减弱,高频区容抗弧半径越来越小,极化电阻减小,腐蚀速率增大;在完井液环境中,028镍基合金阳极极化曲线均有明显的钝化区,腐蚀反应为阳极反应过程控制,随温度升高,腐蚀电位降低,腐蚀进程明显加剧。在高温CO2地层水、完井液腐蚀环境中,随温度升高,028镍基合金的容抗弧半径减小,极化电阻均呈现出下降的趋势,但极化电阻数值依旧很大,具有良好的抗腐蚀性能。(3)对经苛刻条件腐蚀后试样表面进行XPS溅射表明:028镍基合金腐蚀后的钝化膜是一个双极性薄膜,钝化膜主要是由Ni、Cr的氧化物和氢氧化物构成。腐蚀后形成的氢氧化物膜能够阻碍阴离子向钝化膜内层扩散,氧化物膜能阻碍阳离子向钝化膜外扩散,从而对基体金属产生保护,钝化膜有很强的自我修复能力。