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本课题中,我们通过自主设计的实验装置,首次实现了以油气田为背景高温高压动态条件下的原位电化学测试。利用失重测试、电化学测试和微观表征手段(SEM、XRD、XPS、Raman)对N80碳钢在溶解有CO2的地层水中的腐蚀行为进行研究。并用流体动力学软件计算流场、剪切应力场、湍流动能场的分布情况。电化学测试的结果表明,静态和动态条件下原位电化学测试表明两者电化学行为的差异主要体现在腐蚀初期。静态条件下腐蚀初期时阻抗谱由高频容抗弧、中频感抗弧和低频容抗弧构成,其中高频容抗弧与双电层电容有关,中频感抗弧与腐蚀过程中形成中间吸附产物有关,低频容抗弧与腐蚀产物膜有关。而动态条件下阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧构成,这是因为在流体的作用下,在腐蚀初期试样表面难以形成腐蚀产物膜。无论静态还是动态条件下,随着腐蚀的进行,阻抗谱的感抗弧消失,阻抗谱变为双容抗。腐蚀24h后容抗弧显著增大,电极表面形成保护性Fe CO3膜。超临界和非超临界条件下测试结果显示,超临界与非超临界下CO2腐蚀机理并无本质区别。CO2压力的增大只影响阻抗的大小,不影响阻抗谱的形状。然而,在超临界条件下,腐蚀过程中极化电阻开始明显增大和开路电位明显正移的时间更早,即超临界条件下保护性腐蚀产物膜形成更早。不同温度下腐蚀测试结果表明,腐蚀24h内平均失重腐蚀速率的大小顺序为:60℃>80℃>40℃。而阻抗谱测试显示,随着温度的升高,由高频容抗和低频感抗向双容抗特征转变的时间点缩短,即电极表面形成保护性腐蚀产物膜的时间更早。流体动力学CFD模拟显示,中心内圆柱转速增加,电极表面外圆筒内壁近壁处流速、湍流动能和剪切应力增大,提高传质过程而加速阴极反应。同时还会阻碍保护性腐蚀产物膜的形成,在这两方面的综合作用下,腐蚀速率增加。原位电化学测试的结果与CFD模拟结果具有一致性。