CO₂分压对N80油管钢在CO₂驱注井环空环境中应力腐蚀行为的影响

崔怀云¹，梅鹏程¹，刘智勇¹，卢琳^1,2

1. 北京科技大学新材料技术研究院2. 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室

摘 要：使用恒应变试样浸泡试验、表面分析技术和电化学测试技术研究了CO₂分压对N80钢在模拟CO₂驱注井环空环境中应力腐蚀行为的影响.研究结果表明:CO₂分压对腐蚀速率的影响存在一个拐点,环境温度为25℃时拐点约为1 MPa.当CO₂分压小于1 MPa时,由于腐蚀产物膜（FeCO₃）成形较慢,覆盖率低,随CO₂分压的增高,N80钢的自腐蚀电流密度快速增大;当CO₂分压大于1 MPa时,腐蚀产物膜能以较快的速率成形,覆盖率高,CO₂分压的进一步增高反会使得N80钢的腐蚀电流密度降低.CO₂溶于模拟环空溶液中会使溶液pH持续下降,促使N80油管钢在环空环境下发生应力腐蚀开裂.N80钢在CO₂注入井环空环境中的应力腐蚀开裂机制是阳极溶解和氢脆共同作用的混合机制.应力腐蚀裂纹在萌生阶段局部阳极溶解作用（点蚀）为主导,该作用下CO₂分压为1 MPa时应力腐蚀裂纹最易萌生;在应力腐蚀裂纹生长阶段氢脆作用更强,这种作用导致CO₂分压更高时应力腐蚀裂纹更容易生长,应力腐蚀敏感性进一步提高.

关键词：N80油管钢;环空环境;CO2分压;电化学;应力腐蚀;