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随着能源需求的增加和石油天然气工业的技术发展,深水和高含硫油气田的开发不断加强。H2S腐蚀已成为国内外油气田开采过程中面临的主要失效风险和安全挑战之一。尽管国际上对低合金钢的CO2-H2S腐蚀的研究已持续多年,高分压条件下的H2S腐蚀机制等问题仍缺乏系统理论的认识和足够的数据支撑。因此,本文重点围绕低合金管线钢在高含H2S条件下的高压腐蚀电化学行为、腐蚀产物形成演化过程及其对宏观腐蚀行为的影响等方面开展研究探索。本文利用高压腐蚀电化学测试、高温高压腐蚀模拟、现代表面分析方法等研究了低合金钢在高含H2S环境下腐蚀电化学参数及腐蚀产物膜的类型与边界条件,分析并讨论了H2S腐蚀产物膜的形成演化过程对腐蚀的影响。首先,明确了高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成及演化机制。腐蚀初期,基体通过固相反应形成具有择优取向的马基诺矿型硫铁化合物薄膜。随后,马基诺矿晶粒团絮状堆垛形核于薄膜表面并长大增厚。高H2S分压条件下,腐蚀产物膜外侧Fe2+浓度随腐蚀时间延长逐渐降低,腐蚀产物由马基诺矿为主向陨硫铁矿及富S相磁黄铁矿转变。其次,建立了H2S腐蚀产物形成的热力学模型,构建了马基诺矿及磁黄铁矿腐蚀产物形成的环境边界条件,并通过实验结果予以验证。即,马基诺矿单一产物区集中于低温低H2S分压条件下,磁黄铁矿与马基诺矿共存区集中于高温及高H2S分压条件下。再次,澄清了高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成演化对低合金钢腐蚀电化学行为及局部腐蚀的影响机制。马基诺矿产物膜形成并不断增厚,阳极反应受到抑制,自腐蚀电位正移,腐蚀速率降低。随着马基诺矿部分溶解,腐蚀产物向磁黄铁矿转变,瞬时腐蚀速率在小幅度升高后继续降低。磁黄铁矿的生成导致局部区域电位升高,与马基诺矿产物覆盖区构成微观电偶电池,促进局部腐蚀的发生和发展。结合现场实际案例,研究了嗜热硫酸盐还原菌(SRB)及沉积物条件下管线钢的局部腐蚀机制。CaCO3垢层在基体表面的不均匀分布构成电偶电池,促进局部腐蚀的发生。垢层形成相对闭塞的微环境为嗜热SRB提供了生存繁殖的条件,其代谢过程参与阴极去极化反应的同时,生成FeS作为阴极,加速局部腐蚀发展。通过高含H2S条件下低合金钢的腐蚀机制研究,为高含硫油气管道腐蚀预测与控制的实际应用提供了理论与实验支撑。