碳钢是一种钝化能力相对较弱的钢种，其表面自然钝化膜在碱性和中性环境中可以稳定存在，但是在酸性环境中会被完全溶解。CO2腐蚀环境是一类非常典型的酸性腐蚀环境，在此环境中碳钢表面自然钝化膜发生溶解并由腐蚀产物层取代;NO2-是一种强氧化性物种，在碱性和中性环境中NO2-的存在可以修复碳钢表面自然钝化膜上的缺陷、促进碳钢表面的再钝化、强化钝化膜对碳钢基体的保护作用。但是在酸性环境中，特别是在CO2腐蚀环境中，NO2-对碳钢的钝化作用效果和机制还没有文献报道。本论文主要研究了Q235碳钢在CO2和NO2-共存环境中的钝化行为和局部腐蚀行为。本研究主要内容包括：　　⑴研究了Q235碳钢在CO2饱和溶液和NaNO2溶液中的腐蚀行为。碳钢在CO2饱和溶液中表现出活性溶解的电化学特征，腐蚀速度与碳钢表面形成FeCO3层的形貌和成分密切相关，温度会显著影响FeCO3层的形貌和成分。碳钢在NaNO2溶液中表现出自钝化的电化学特征，碳钢的钝化与表面形成的Fe2O3钝化膜密切相关，在NaNO2溶液中碳钢表面发生完全钝化的临界NaNO2浓度为0.01mol/L。　　⑵将NaNO2加入到CO2饱和溶液中得到含不同浓度NO2-的CO2饱和溶液，研究了CO2饱和溶液中NO2-对Q235碳钢的钝化作用。在所研究的0.005-0.15 mol/L NO2-浓度范围内，开路条件下NO2-在CO2饱和溶液中的存在不会使碳钢表面发生钝化，反而在一定程度上加速了碳钢的腐蚀。阳极极化条件下NO2-在CO2饱和溶液中的存在使碳钢表面发生了钝化;碳钢在含NO2-的CO2饱和溶液中表现出活化-钝化-过钝化的电化学行为;随着NO2-浓度的增加，活化-钝化转变电位逐渐负移、阳极电流密度更快地达到临界钝化电流密度;碳钢在含NO2-的CO2饱和溶液中的临界钝化电流密度和临界NO2-浓度分别为1.0 mA/cm2和0.05 mol/L。在含NO2-的CO2饱和溶液中，随着外加阳极电位的正移，当碳钢阳极极化到活化区时，碳钢表面首先形成FeCO3腐蚀产物层;当碳钢阳极极化到活化-钝化过渡区时，由于NO2-的作用，在FeCO3腐蚀产物层下方形成Fe2O3钝化膜。碳钢表面发生钝化的根本原因是NO2-对碳钢表面的氧化作用。　　⑶将NaNO2和NaCl同时加入到CO2饱和溶液中得到含不同浓度NO2-和Cl-的CO2饱和溶液，研究了Q235碳钢在含NO2-和Cl-的CO2饱和溶液中的小孔腐蚀。碳钢在含NO2-和Cl-的CO2饱和溶液中动电位阳极极化条件下表面发生了小孔腐蚀。在所研究的0.005-0.15mol/L NO2-浓度范围和0.005-0.08 mol/L Cl-浓度范围内，在每个NO2-浓度下都存在一个碳钢发生小孔腐蚀的Cl-浓度范围，只有Cl-浓度在此浓度范围内时，碳钢表面可以发生小孔腐蚀，碳钢表现出活化-钝化-孔蚀的电化学行为。NO2-和Cl-浓度变化都会影响碳钢的孔蚀电位，当NO2-浓度一定时，孔蚀电位随着Cl-浓度的增加而负移，孔蚀电位与Cl-浓度之间满足半对数线性关系;当Cl-浓度一定时，孔蚀电位随着NO2-浓度的增加而正移，孔蚀电位与NO2-浓度之间直接满足线性关系。　　⑷当CO2饱和状态不能维持且动电位扫描速度较慢时碳钢表面发生了晶间腐蚀，研究了CO2和NO2-共存环境中Q235碳钢的晶间腐蚀。观察到碳钢在CO2+NaNO2溶液中阳极极化条件下表面发生了晶间腐蚀现象，晶间腐蚀是CO2和NaNO2共同作用的结果，NO2-促进了晶粒表面的钝化，CO2诱导了晶界的溶解。碳钢表面的晶间腐蚀主要发生在碳钢被动电位阳极极化到活化-钝化过渡区时，随着外加阳极电位的正移，晶间腐蚀程度越来越严重，被溶解的晶界深度逐渐增大;当碳钢被动电位阳极极化到钝化区时，晶界腐蚀程度和被溶解晶界的深度基本不发生变化;碳钢晶间腐蚀与Si和Mn两种元素的晶界成分偏析密切相关。动电位扫描速度和CO2浓度会显著影响碳钢表面的晶间腐蚀，动电位扫描速度低于0.3 mV/s时碳钢表面才能发生晶间腐蚀;在CO2饱和状态下，碳钢表面没有发生晶间腐蚀，这归因于FeCO3层对碳钢基体的保护作用;在所研究的0.01-0.1 mol/L NaNO2浓度范围内，NaNO2浓度变化不影响碳钢表面的晶间腐蚀。