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现代石油天然气工业的钻采过程伴随着大量的CO2,CO2溶于水形成碳酸以后对油套管钢和集输管线钢造成严重的CO2腐蚀。油套管钢中加入Cr元素可显著提高其抗CO2腐蚀能力,减少局部腐蚀发生。国内生产的天然合金钢(1Cr4Ni2P)和超级不锈结构钢(0Cr13Ni2P)具有强度高、成本低的特点,在油气田开发领域具有广阔的应用前景。但是目前对这两种新型含Cr钢的CO2腐蚀行为研究还很少。因此本文研究这两种含Cr钢在CO2环境下的腐蚀行为,为其在油气田开发领域的应用提供必要的理论基础。本文主要针对1Cr4Ni2P钢和0Cr13Ni2P钢,采用电化学测试技术研究了CO2环境下氯离子、温度和溶解氧等因素的影响,并分析了腐蚀过程机理,采用模拟工况腐蚀失重实验进行了几种同等级含Cr钢的耐蚀性能对比,借助XPS和SEM等检测手段,分析了腐蚀产物的成分结构和形貌。获得的主要结论如下:(1)1Cr4Ni2P钢在饱和CO2的NaCl溶液中产生活性溶解,阳极电化学阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成,阴极电化学阻抗谱呈现双容抗弧特征,腐蚀过程受阴极反应控制,阴极反应为H2CO3和HCO3-的还原反应;随着温度的升高,1Cr4Ni2P钢的腐蚀速率、阳极和阴极反应速率均增大;随着溶液Cl-浓度的增大,1Cr4Ni2P钢的腐蚀速率和阳极反应速率均先增大后减小,阴极反应速率减小;溶解氧的加入不改变电化学阻抗谱特征,但其导致阴极发生吸氧反应,阳极和阴极反应速率显著提高。(2)在饱和CO2的NaCl溶液中,0Cr13Ni2P钢的动电位极化曲线均直接进入钝化区,电化学阻抗谱呈现双容抗弧特征;CO2的加入不改变电化学阻抗谱特征,增大腐蚀速率;随着Cl-浓度的增大,点蚀敏感性增大,腐蚀速率先增大后减小;随着温度的升高,点蚀敏感性增大,电化学阻抗谱特征不变,但电荷转移电阻先减小后增大,导致腐蚀速率先增大后减小。(3)0Cr13Ni2P钢在饱和CO2的NaCl溶液中形成n-p型半导体特征的钝化膜,钝化膜由Cr2O3和Fe2O3组成,随着成膜电位的升高和成膜时间的延长,钝化膜的施主密度和受主密度均减小,钝化膜稳定性提高,对基体的保护性能增加。(4)在模拟长庆油气110℃腐蚀环境条件下,1Cr4Ni2P钢耐蚀性能与国产3Cr-2相当,优于国产3Cr-1和进口3Cr;在模拟地层水中,0Cr13Ni2P钢的耐蚀性优于普通13Cr钢,与超级13Cr相当,在完井液中,0Cr13Ni2P钢的耐蚀性与普通13Cr相当,不及超级13Cr。