【摘 要】
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石油气天然气开采过程中CO2作为不可忽略的衍生物对集输管道腐蚀行为有重要的影响,CO2对集输管线的严重腐蚀早已引起世界范围广大学者的关注,为了继续探究饱和CO2水溶液对运输管线的腐蚀行为,本课题组采用自主研发的管道模拟装置,对X60钢在CO2/H2O气液两相分层流中的腐蚀行为进行了探索,试验主要研究了不同腐蚀条件下X60钢的腐蚀速率、腐蚀产物微观形貌及腐蚀产物的各项成分,进而分析总结X60钢在不同
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石油气天然气开采过程中CO2作为不可忽略的衍生物对集输管道腐蚀行为有重要的影响,CO2对集输管线的严重腐蚀早已引起世界范围广大学者的关注,为了继续探究饱和CO2水溶液对运输管线的腐蚀行为,本课题组采用自主研发的管道模拟装置,对X60钢在CO2/H2O气液两相分层流中的腐蚀行为进行了探索,试验主要研究了不同腐蚀条件下X60钢的腐蚀速率、腐蚀产物微观形貌及腐蚀产物的各项成分,进而分析总结X60钢在不同条件下的腐蚀机制,通过研究发现:（1）不同腐蚀时间下,X60钢气液两相腐蚀速率随腐蚀时间的延长呈下降趋势,由扫描电子显微镜（SEM）图像可见腐蚀4.5 h后X60钢表面被腐蚀产物完全覆盖;腐蚀时间到达7 h时,气、液两相腐蚀速率达到最小值,由截面形貌图可见此时X60钢表面形成了以粗大产物为底层膜,细小颗粒为外层膜的双层膜结构;（2）不同压力条件下,X60钢腐蚀速率随压力的增加呈起伏趋势,在CO2分压为0.05 MPa时腐蚀速率达到最小值,当压力为0.14 MPa时腐蚀速率达到最大值;CO2分压的增加使溶液中的酸性离子增多,导致溶液的PH值降低,当金属基体表面产物膜完整时,增加CO2分压可降低腐蚀进程,因为CO2分压升高会产生更多HCO3-和CO32-离子来促进产物膜的形成,减缓腐蚀进程;当膜层不完整时,CO2分压的升高会产生更多的H2CO3,此时随着CO2分压的增大,溶液PH值降低,阴极析氢反应加快,腐蚀速率也加快,产物膜致密性的不同导致了腐蚀速率出现起伏变化;（3）不同气、液流速下的X60钢腐蚀行为基本一致,均为低流速下时具有较低的腐蚀速率,当气、液相流速上升时,腐蚀速率呈先上升后下降的趋势。气相流速的增加对溶液的PH值会产生影响,液相流速的增加会形成较大的剪切力及壁面压力,但是当产物膜表面结构完整致密时,较大的流速会加速产物膜的形成,使腐蚀速率降低。（4）对以上各条件下形成的腐蚀产物分别进行X射线衍射（XRD）、色散谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）分析,由EDS分析结果可知,不同条件下腐蚀产物膜层的元素组成为均Fe、C和O;由XRD分析结果可知,相组成均为Fe3C、Fe CO3、Fe2O3、Fe3O4和Fe O;XPS能谱分析结果与XRD表征结果一致。
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