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长期以来,CO2腐蚀一直是油气田开发面临的严重问题,而低铬钢因其具有良好的抗CO2腐蚀性能和低成本特性,逐渐成为腐蚀领域研究的热点。腐蚀产物膜的结构、成分及生长机理对低铬钢耐CO2腐蚀性能具有重要影响,然而,低铬钢CO2腐蚀产物膜生长机理尚不明确。因此,系统地研究低铬钢在油气田CO2环境中腐蚀产物膜的成膜机制对油气田开发及合理选材具有重要意义。本论文通过高温高压CO2腐蚀模拟实验、高温高压电化学测试技术、近表面pH测试技术及现代表面分析方法等技术,研究了低铬钢在油气田CO2环境中腐蚀产物膜的电化学特征及其形成和生长机制。主要研究结果如下:常压条件下低铬钢CO2腐蚀产物膜的沉积机制研究结果表明:本体及近表面溶液的pH值均随着腐蚀的进行先升高后逐渐达到稳定,且近表面溶液的pH值高于本体溶液的pH值。随着腐蚀的进行,FeCO3的溶度积逐渐升高,Cr（OH）3的溶度积先增加后减小,FeCO3和Cr（OH）3的溶度积均超过其溶度积常数,两者共沉积形成非晶态胶泥状腐蚀产物膜,Cr在非晶态膜层中富集,且在非晶态膜层外侧富集程度较高。高温高压条件下低铬钢CO2腐蚀产物膜的生长规律研究结果表明:60℃条件下,3Cr钢具有双层膜结构,外层为FeCO3晶态膜,内层为FeCO3和Cr（OH）3非晶态膜,Cr元素在非晶态膜层中富集,腐蚀产物膜厚度逐渐增加;90℃条件下,3Cr钢具有三层膜结构,外层和内层均为FeCO3晶态膜,中间层为FeCO3和Cr（OH）3非晶态膜,Cr元素在中间层膜中富集,腐蚀产物膜厚度逐渐增加。非晶态腐蚀产物膜优先在基体表面形成。高温高压条件下低铬钢CO2腐蚀产物膜的电化学特征研究结果表明:60℃条件下,随着非晶态腐蚀产物膜的形成,EIS阻抗谱由双容抗弧特征逐渐过渡到单一容抗弧特征,线性极化电阻和容抗弧半径大小与腐蚀产物膜中Cr元素含量呈正相关。90℃条件下,EIS阻抗谱由高频容抗弧、低频感抗弧和低频容抗弧特征逐渐过渡到双容抗弧特征,随着中间层膜的形成,线性极化电阻增加,随着内层膜的形成,线性极化电阻降低,形成完整的三层膜结构时,线性极化电阻又增加。低铬钢CO2腐蚀产物膜的形成和生长机制研究结果表明:FeCO3和Cr（OH）3优先共沉积,形成非晶态腐蚀产物膜;受FeCO3和Cr（OH）3的过饱和度、温度及pH等因素影响,FeCO3在非晶态膜层表面逐渐沉积,形成外层晶态腐蚀产物膜;同时,受非晶态膜层的物理特征因素的影响,CO32-、HCO3-等阴离子透过膜层到达膜层/基体界面,与基体直接发生反应,形成内层晶态腐蚀产物膜。