張思琦，趙國仙，王映超，郭夢龍，宋 洋

（1.西安摩爾石油工程實(shí)驗(yàn)室股份有限公司，西安 710065；2.西安石油大學(xué)，西安 710065）

在油氣開發(fā)過程中，由于產(chǎn)出氣或稠油中含有H2S、CO2等腐蝕性氣體，這些氣體不僅會導(dǎo)致油氣管道腐蝕速度加快且造成局部腐蝕，還會使得碳鋼的滲氫現(xiàn)象加劇，引起材料氫脆，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致油管材料失效，這已經(jīng)成為油氣田高效、安全開發(fā)的主要障礙之一[1-3]，面對復(fù)雜多變的井下環(huán)境，普通碳鋼材質(zhì)的油套管已不能滿足生產(chǎn)的需要。目前，針對CO2/H2S腐蝕所采取的安全防腐措施之一是采用耐蝕材料[4-6]。在鋼中加入鎳、鉻、鈦等元素后，能夠提高其耐蝕性，考慮到油田成本問題，低Cr鋼（w（Cr）＜5%）被認(rèn)為是兼具耐蝕性和經(jīng)濟(jì)性的一類材料[7-9]。許多研究表明[10-12]，w（Cr）為3%～5%的合金鋼不僅可以顯著降低CO2腐蝕速率，而且可以改善局部腐蝕。王貝[13]研究得出，當(dāng)w（Cr）＜3%時(shí)，腐蝕速率略有下降，仍處于高水平區(qū)間；當(dāng)w（Cr）=3%時(shí)，腐蝕速率顯著降低。因此，研究含3%Cr的合金鋼在不同環(huán)境中的耐蝕機(jī)理十分必要。本研究采用3Cr鋼在模擬某油田現(xiàn)場工況下進(jìn)行高溫高壓浸泡腐蝕試驗(yàn)以及高溫高壓電化學(xué)測試。目前，關(guān)于3Cr鋼在單一CO2、H2S環(huán)境中或CO2、H2S共存環(huán)境中的研究較多，而將這三種腐蝕環(huán)境進(jìn)行對比研究的例子較少，因此，本研究從該方面著手對3Cr 鋼在1 MPa CO2、0.3 MPa H2S 以及1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的腐蝕機(jī)理進(jìn)行對比研究。此外，對3Cr鋼的電化學(xué)行為研究是對其CO2、H2S腐蝕機(jī)理研究的必要過程。3Cr 鋼所處的氣體壓力環(huán)境不同，其對應(yīng)的電化學(xué)行為也必然不同。由于高溫高壓電化學(xué)測試系統(tǒng)十分復(fù)雜，受實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制，試驗(yàn)一般都采用常壓離位測量，而本研究對3Cr鋼的高溫高壓電化學(xué)測試采用的氣體分壓條件與浸泡腐蝕試驗(yàn)保持一致。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)所用3Cr鋼的化學(xué)成分見表1。

表1 3Cr鋼的化學(xué)成分 %

3Cr鋼顯微組織為索氏體，如圖1所示。浸泡腐蝕試驗(yàn)的試樣尺寸為50 mm×10 mm×3 mm，相互絕緣地安裝在特制的工裝上。試樣表面用SiC砂紙逐級打磨至1 200#，經(jīng)丙酮清洗除油，冷風(fēng)吹干，用電子天平稱重。電化學(xué)試樣尺寸Φ12 mm×4 mm，與專用銀絲導(dǎo)線焊接并用環(huán)氧樹脂密封。

圖1 3Cr鋼的顯微組織形貌

浸泡腐蝕試驗(yàn)采用大連科茂兩體聯(lián)動316 L磁力驅(qū)動高壓釜，試驗(yàn)溶液為模擬某油田采出水，其腐蝕介質(zhì)中離子濃度見表2，pH值為7.10，試驗(yàn)條件見表3。

表2 模擬工況介質(zhì)離子濃度 mg/L

表3 浸泡腐蝕試驗(yàn)條件

將試樣放入試驗(yàn)容器中，加入配好的溶液，通入高純氮?dú)膺M(jìn)行除氧4 h，確保溶解氧濃度低于0.01 mg/L，設(shè)定工作溫度，待溫度達(dá)到后通入試驗(yàn)氣體。試驗(yàn)結(jié)束后，將樣品取出，沖洗試樣，用乙醇脫水，冷風(fēng)機(jī)吹干試樣待用。每組試驗(yàn)中采用4 個(gè)平行式樣，取3 個(gè)試樣用酸洗液清除表面的腐蝕產(chǎn)物膜，稱重后用公式(1)計(jì)算平均腐蝕速率。酸洗液配方為：鹽酸（ρ=1.19 g/cm3）1 L、三氧化二銻20 g、氯化亞錫50 g，剩余1 個(gè)試樣用SEM、EDS 和XRD 對其生成的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行表面和截面形貌分析、元素組成以及物相分析。

式中，rc——平均腐蝕速率，mm/a；

m——試驗(yàn)前的試樣質(zhì)量，g；

m0——試驗(yàn)后的試樣質(zhì)量，g；

S——金屬掛片的表面積，cm2；

t——試驗(yàn)時(shí)間，h；

ρ——試樣材料密度，kg/m3。

動電位極化曲線和交流阻抗譜測試在CS 電化學(xué)工作站高溫高壓電化學(xué)測試反應(yīng)釜中單獨(dú)測試。電化學(xué)測試采用三電極體系，輔助電極為鉑電極，參比電極選用Ag/AgCl 電極。試驗(yàn)前將試樣浸入電解質(zhì)中，用高純N2除氧4 h 后按試驗(yàn)壓力條件通入氣體。試驗(yàn)前，待浸泡在電解質(zhì)中的工作電極的開路電位（OCP）達(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行下一步電化學(xué)測試。交流阻抗譜測試頻率為5 mHz～100 kHz，阻抗測量交流電激勵信號是幅值為+5 mV的正弦波。動電位極化曲線測試電位測試范圍為相對開路電位-300 mV～+600 mV，掃描速率為0.3 mV/s。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸泡腐蝕試驗(yàn)

2.1.1 宏觀形貌及腐蝕速率

3Cr 鋼 試 樣 在1 MPa CO2、0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 不同分壓條件下進(jìn)行浸泡腐蝕試驗(yàn)，去除腐蝕產(chǎn)物前、后的宏觀形貌如圖2、圖3 所示。由圖2、圖3 可以看出，去除腐蝕產(chǎn)物后，3Cr 鋼試樣表面未見有明顯的局部腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

圖2 不同腐蝕條件下去除腐蝕產(chǎn)物前試樣宏觀形貌

圖3 不同腐蝕條件下去除腐蝕產(chǎn)物后的試樣宏觀形貌

3Cr 鋼 在1 MPa CO2、0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S三種條件下浸泡168 h的平均腐蝕速率如圖4所示。根據(jù)NACE RP0775—2005標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定可知，3Cr鋼在1 MPa CO2條件中的腐蝕為重度腐蝕，在0.3 MPa H2S 以及1 MPa CO2+0.3 MPa H2S環(huán)境中的腐蝕為中度腐蝕。

圖4 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的平均腐蝕速率

2.1.2 腐蝕產(chǎn)物微觀形貌

3Cr 鋼在不同氣體分壓條件下表面腐蝕產(chǎn)物的XRD 分析結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可見，3Cr鋼在CO2環(huán)境中僅顯示Fe 的衍射峰，在含有H2S的環(huán)境中，腐蝕產(chǎn)物均為FeS。

圖5 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的XRD分析結(jié)果

3Cr 鋼在1 MPa CO2環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物表面SEM 形貌和EDS分析結(jié)果如圖6所示，截面SEM形貌和EDS分析結(jié)果如圖7所示。由圖6可見，試樣表面腐蝕產(chǎn)物沒有完全覆蓋，由圖7可見膜的生長并不連續(xù)。由腐蝕產(chǎn)物表面和截面的EDS分析結(jié)果可知，腐蝕產(chǎn)物主要由Fe、C、O、Cr元素構(gòu)成，Cr元素的含量為8.36%，截面靠近基體的腐蝕產(chǎn)物中Cr元素的含量為6.06%。而XRD分析結(jié)果中僅有Fe的衍射峰，未檢測到FeCO3產(chǎn)物。推測原因?yàn)樵?0 ℃條件下，F(xiàn)eCO3的沉積受臨界飽和度限制，而低Cr鋼表面經(jīng)常呈現(xiàn)酸化特性[14]，使得溶液pH 值降低，F(xiàn)eCO3臨界過飽和度不斷增大，導(dǎo)致FeCO3形核速率超過晶核長大速率，F(xiàn)eCO3以很小的晶核形態(tài)存在。采用X射線衍射儀對試樣表面物質(zhì)進(jìn)行物相分析，未能檢測到FeCO3產(chǎn)物。

圖6 3Cr鋼在1 MPa CO2環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物表面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

圖7 3Cr鋼在1 MPa CO2環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物截面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

3Cr 鋼在0.3 MPa H2S 環(huán)境中表面腐蝕產(chǎn)物SEM 形貌和EDS分析結(jié)果如圖8所示，截面SEM形貌和EDS 分析結(jié)果如圖9 所示。由圖8 可見，3Cr鋼在0.3 MPa H2S環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物呈淤泥狀沉積，由均質(zhì)顆粒堆積，由圖9可見，腐蝕產(chǎn)物膜的生長較為連續(xù)但局部有開裂現(xiàn)象，這可能是因?yàn)楦g產(chǎn)物膜有Cr 元素的富集，將試樣從高壓釜中取出后表面腐蝕產(chǎn)物膜脫水開裂[15]。由腐蝕產(chǎn)物膜表面和截面的EDS分析結(jié)果可知，腐蝕產(chǎn)物膜主要由Fe、S、Cr元素構(gòu)成，說明其成分以硫鐵化合物為主。由XRD 分析結(jié)果可知，該產(chǎn)物膜為FeS 膜，Cr 的含量在6%左右，是基體Cr含量的2倍。截面EDS分析結(jié)果中有O 元素的存在是因?yàn)樵嚇尤〕龊笤诳諝庵醒杆俦谎趸?/p>

圖8 3Cr鋼在0.3 MPa H2S環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物表面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

圖9 3Cr鋼在0.3 MPa H2S環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物截面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

3Cr 鋼在氣體條件為1 MPa CO2+0.3 MPa H2S環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物的表面SEM 形貌和EDS 分析結(jié)果如圖10 所示，截面SEM 形貌和EDS 分析結(jié)果如圖11所示。由圖10可見，3Cr鋼試樣表面腐蝕產(chǎn)物膜比較均勻，同時(shí)在光滑的產(chǎn)物膜上可觀察到試樣機(jī)械打磨痕跡，表明產(chǎn)物是從鋼的原始界面處形成并延伸到內(nèi)部基體[16]。由腐蝕產(chǎn)物表面EDS 分析結(jié)果可知，腐蝕產(chǎn)物膜主要以Fe、S、C、O、Cr 元素組成，膜中S、O 的含量之比為8.5∶1，Cr 的含量在7%左右，是基體Cr 含量的2.6 倍。由XRD 分析結(jié)果可知，腐蝕產(chǎn)物膜成分主要為FeS。

圖10 3Cr鋼在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物表面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

圖11 3Cr鋼在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物截面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

相比于在1 MPa CO2環(huán)境中的腐蝕，3Cr 鋼在CO2和H2S 共存環(huán)境中表面腐蝕產(chǎn)物膜不僅成分發(fā)生了變化，由FeCO3轉(zhuǎn)變成FeS，膜層結(jié)構(gòu)也變得更加均勻；與0.3 MPa H2S 環(huán)境中的腐蝕相比，腐蝕產(chǎn)物膜的成分基本相同，均主要為FeS，但膜層在基體表面覆蓋程度增大。3Cr鋼在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的腐蝕，CO2起到了非常小的作用，腐蝕過程主要由H2S 腐蝕控制。此外，膜層中Cr 元素的富集也是使得腐蝕產(chǎn)物膜能夠產(chǎn)生良好的保護(hù)作用的一個(gè)重要因素。金屬在CO2/H2S 環(huán)境中表面腐蝕產(chǎn)物膜的形成其實(shí)是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，也有文獻(xiàn)表明[17]，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)基體表面的S2-濃度降低時(shí)，F(xiàn)e2+濃度過剩會擴(kuò)散到溶液中與CO32-、HCO3-離子結(jié)合生成二次產(chǎn)物FeCO3，沉積在FeS膜的缺陷處，與產(chǎn)物膜鑲嵌且緊密結(jié)合，提高膜的致密度，抑制腐蝕的進(jìn)行。

2.2 高溫高壓電化學(xué)測試結(jié)果

2.2.1 動電位掃描極化曲線

圖12 為3Cr 鋼電化學(xué)試樣在1 MPa CO2、0.3 MPa H2S、1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 三種試驗(yàn)條件下的極化曲線。采用Corshow 擬合軟件對三條極化曲線的自腐蝕電位、自腐蝕電流以及陰、陽極Tafel斜率進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見表4。

圖12 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的極化曲線

表4 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的極化曲線參數(shù)擬合結(jié)果

由圖12 可見，3Cr 鋼在1 MPa CO2環(huán)境中的自腐蝕電位最高，在0.3 MPa H2S 環(huán)境中，自腐蝕電位發(fā)生負(fù)移，在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的自腐蝕電位最低，其原因?yàn)镠2S氣體的加入會迅速在腐蝕介質(zhì)中溶解生成HS-、S2-離子，這些離子容易與Fe2+結(jié)合使得電極表面Fe2+濃度降低，因此在相同pH 值的腐蝕環(huán)境中，當(dāng)陰極起始電位相同時(shí)，電極表面Fe2+濃度降低會導(dǎo)致陽極的起始電位更負(fù)，因此H2S 的加入使得3Cr鋼的腐蝕電位負(fù)移動[18]。由表4 中自腐蝕電流的擬合結(jié)果可知，3Cr鋼試樣在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的自腐蝕電流最低，在0.3 MPa H2S環(huán)境中次之，在1 MPa CO2環(huán)境中腐蝕電流最高。根據(jù)Faraday 第二定律可將3Cr 鋼電極在這三種環(huán)境中的腐蝕程度由高到低排序?yàn)椋? MPa CO2、0.3 MPa H2S、1 MPa CO2+0.3 MPa H2S，這與失重浸泡腐蝕試驗(yàn)所得的腐蝕速率規(guī)律一致。

此外，在這三種腐蝕環(huán)境中的陰極強(qiáng)極化區(qū)都存在著明顯的Tafel 區(qū)，說明陰極反應(yīng)完全由活化控制。由表4 中陰極Tafel 斜率可得，3Cr 鋼在1 MPa CO2環(huán)境中的腐蝕過程由陰極控制，加入H2S 后會發(fā)生轉(zhuǎn)變，即在0.3 MPa H2S 以及1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的腐蝕過程變?yōu)殛枠O控制，并且CO2環(huán)境中的陰極Tafel斜率大于另外兩種條件，這是因?yàn)镃O2在溶液中生成的H2CO3以及水解生成的HCO3-參與陰極還原反應(yīng)，顯著提高了陰極電流密度。在單一H2S 和CO2、H2S 共存環(huán)境中，3Cr 鋼的陰極極化曲線規(guī)律相似，說明3Cr 鋼在這兩種條件下陰極反應(yīng)相同，均為H2S還原反應(yīng)。

三種試驗(yàn)條件下陽極極化曲線存在很大區(qū)別，3Cr鋼在CO2、H2S腐蝕中陽極反應(yīng)主要為Fe和Cr 的活化，F(xiàn)e2+和Cr3+從基體遷移到表面附近的溶液中參與反應(yīng)，腐蝕產(chǎn)物膜的形成情況會影響反應(yīng)的進(jìn)行。結(jié)合失重浸泡腐蝕試驗(yàn)結(jié)果分析可知，3Cr鋼在1 MPa CO2的腐蝕環(huán)境中表面生成少量的FeCO3無法對基體起到保護(hù)作用，試樣處于活性陽極溶解狀態(tài)；在0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S腐蝕環(huán)境中，3Cr鋼電極表面的FeS腐蝕產(chǎn)物膜生長均勻且連續(xù)，在電極表面的覆蓋程度高，Cr3+進(jìn)入膜層形成富Cr層，膜層電阻增大，陽極電流密度顯著降低，在陽極極化曲線中出現(xiàn)了明顯的鈍化區(qū)，電極在反應(yīng)初期遵循Tafel規(guī)律，當(dāng)電流密度i很大時(shí)，曲線明顯偏離Tafel規(guī)律。利用Corshow軟件對這兩種腐蝕環(huán)境中的極化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，在0.3 MPa H2S環(huán)境中，當(dāng)電位為-657.67 mV時(shí)，陽極溶解電流密度達(dá)到最大，即3Cr 鋼在該環(huán)境中的鈍化電位E2=-657.67 mV，致鈍電流密度為i2=6.92×10-6mA/cm2，進(jìn)入鈍化區(qū)間后，電極表面狀態(tài)發(fā)生急劇變化，陽極電流密度顯著降低，當(dāng)電位升高至-651.15 mV時(shí)，電極轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)，即Flade電位為-651.15 mV。在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中，3Cr 鋼的鈍化電位E3=-707.22 mV，致 鈍 電 流 密 度i3=2.69×10-5mA/cm2，F(xiàn)lade電位為-662.71 mV。

2.2.2 交流阻抗譜分析

圖13 為3Cr 鋼電化學(xué)試樣在1 MPa CO2、0.3 MPa H2S、1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 三種試驗(yàn)條件下的EIS（Nyquist）圖。

圖13 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的EIS（Nyquist）圖

在1 MPa CO2環(huán)境中，3Cr 鋼的Nyquist 圖呈現(xiàn)單容抗弧的特征，在0.3 MPa H2S和1 MPaCO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的Nyquist 圖表現(xiàn)為高頻容抗弧+低頻容抗弧。3Cr 鋼在這三種試驗(yàn)條件下的高頻容抗弧半徑呈遞增規(guī)律，電荷傳遞電阻增大，說明在對應(yīng)環(huán)境中表面腐蝕產(chǎn)物膜的保護(hù)性隨之增加。

3Cr 鋼 在1 MPa CO2環(huán) 境 中 的Nyquist 圖 為單個(gè)變形的半圓弧。結(jié)合失重浸泡腐蝕試驗(yàn)結(jié)果可知，其表面僅有少量FeCO3生成，沒有形成完整的腐蝕產(chǎn)物膜，零散分布的腐蝕產(chǎn)物不能改變電極表面狀態(tài)，陰極過程為H2CO3還原，反應(yīng)受活化控制。3Cr 鋼在0.3 MPa H2S和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 的環(huán)境中的容抗弧形狀相似，可認(rèn)為3Cr 鋼在這兩種環(huán)境中的腐蝕規(guī)律一致。由于H2S 的存在，其溶解后生成的HS-吸附能力強(qiáng)，腐蝕過程以H2S 為主導(dǎo)，陽極吸附中間體吸附量明顯增加，陽極反應(yīng)受到較大程度的促進(jìn)，陰極以H2S 的還原為主。在這兩種環(huán)境中，3Cr 鋼的電極反應(yīng)過程中除了電極電位以外還有一個(gè)狀態(tài)變量影響電極過程的速度，該狀態(tài)變量為鈍化膜的產(chǎn)生，在這兩種環(huán)境中的EIS 復(fù)平面上，高頻區(qū)反映由YNF和Rt組成回路的馳豫過程的容抗弧，而低頻區(qū)則反映由狀態(tài)變量引起的馳豫過程的EIS[19-20]。結(jié)合失重浸泡腐蝕試驗(yàn)分析可知，3Cr 鋼表面生成的腐蝕產(chǎn)物膜狀態(tài)會對阻抗譜形狀產(chǎn)生明顯的影響，其生成與陽極反應(yīng)密切相關(guān)。決定腐蝕產(chǎn)物膜作用的參數(shù)有腐蝕產(chǎn)物膜厚度和覆蓋程度。3Cr 鋼在0.3 MPa H2S以及1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中生成的腐蝕產(chǎn)物膜完全覆蓋在基體上，此時(shí)陽極法拉第電流和腐蝕產(chǎn)物膜覆蓋區(qū)電流密度基本相等，可認(rèn)為產(chǎn)物膜的溶解速度和生成速度處于平衡狀態(tài)，因此在低頻區(qū)出現(xiàn)容抗弧。

圖14（a）為3Cr鋼在1 MPa CO2環(huán)境中的電化學(xué)阻抗(EIS)的等效電路，圖14（b）為3Cr 鋼在0.3 MPa H2S 以 及1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán) 境中的電化學(xué)阻抗（EIS）的等效電路。在等效電路圖中，Rs為溶液電阻，Cdl是腐蝕產(chǎn)物膜-溶液之間的雙電層電容，Rt為金屬基體與腐蝕產(chǎn)物膜之間的電荷傳遞電阻，Rc和Cc是腐蝕產(chǎn)物膜導(dǎo)致的電阻和電容。

圖14 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的EIS等效電路圖

利用ZSimpWin 軟件對3Cr 鋼的等效電路各元件數(shù)值進(jìn)行擬合，結(jié)果見表5。由表5可見，3Cr鋼在1 MPa CO2環(huán)境中傳遞電阻Rt為1 274 Ω·cm2，在0.3 MPa H2S環(huán)境中的傳遞電阻Rt為1 639 Ω·cm2，在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 中，傳遞電阻Rt為1505 Ω·cm2，3Cr鋼在0.3 MPa H2S環(huán)境中表面?zhèn)鬟f電阻最大。令ω→0的實(shí)部和ω→∞的實(shí)部作差可知三種試驗(yàn)條件下的3Cr鋼電極極化電阻，分別為R1=1 274.599 Ω·cm2、R2=2 131.373 Ω·cm2、R3=2 431.702 Ω·cm2，大小關(guān)系為R1＜R2＜R3，即3Cr鋼在CO2中的耐蝕性較差，在CO2/H2S環(huán)境中的耐蝕性最佳。3Cr鋼在CO2/H2S環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物膜相較于單純H2S環(huán)境中更加致密均勻，在阻抗中表現(xiàn)為膜電阻Rc最大。

表5 3Cr鋼在不同腐蝕環(huán)境下的EIS等效電路各元件數(shù)值擬合結(jié)果

3 結(jié) 論

（1）3Cr 鋼 在1 MPa CO2、0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S環(huán)境中平均腐蝕速率依次為0.172 6 mm/a、0.062 1 mm/a、0.054 7 mm/a，在1 MPa CO2環(huán)境中的腐蝕速率最大，在1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的腐蝕速率最小。主要原因?yàn)?Cr 鋼在1 MPa CO2環(huán)境中表面未形成連續(xù)分布的致密性腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜，在0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物膜成分均為FeS，在基體表面的覆蓋程度較好，且膜層中Cr 的富集量均為基體的2 倍，起到保護(hù)作用。

（2）3Cr鋼在1 MPa CO2環(huán)境中電化學(xué)EIS 圖呈現(xiàn)單容抗弧特征，陰極反應(yīng)以H2CO3還原為主；在0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 環(huán)境中，EIS 圖呈現(xiàn)雙容抗弧特征，陰極反應(yīng)以H2S 還原為主。3Cr 鋼在0.3 MPa H2S 和1 MPa CO2+0.3 MPa H2S 兩種腐蝕環(huán)境中生成的產(chǎn)物膜的膜電阻相對于1 MPa CO2增大，說明其在1 MPa CO2環(huán)境中的耐蝕性較差。