第12期 张国安等：碳钢高温高压C02腐蚀产物膜的形成机制 ,1219 过程中，由于铜在此介质环境中基本不发生腐蚀，因 察不到腐蚀产物膜.N80钢的膜/基界面与纯铜表 此铜表面可作为N80钢腐蚀的基准面， 面基本上仍处于同一水平面上，腐蚀8h后，N80钢 腐蚀表面 表面可观察到较厚的腐蚀产物膜，其厚度约为40 m,N80钢的膜/基界面向基体内推移，腐蚀不断 Cu Fe 向基体内部进行，而铜表面则仍没有观察到明显的 环氧树脂粘结 腐蚀产物膜，腐蚀24h后，N80钢表面腐蚀产物膜 进一步增厚，膜/基界面继续向基体内推进，内层腐 图4用于腐蚀产物膜截面形貌观察的试样示意图 蚀产物膜表面可观察到一层零散的外层膜.外层膜 Fig.4 Sketch map of an experimental sample for cross-section morphology observations of corrosion scale 与内层膜的结合比较疏松，在流体的冲刷作用下或 在样品制备过程中有些已经脱落，而在铜表面也可 图5给出了N80钢和纯铜粘结试样在C02分 以观察到一层比较薄的腐蚀产物膜，厚度约为7一 压1MPa、温度90℃、流速1ms1条件下模拟地层 1Om,EDS与XRD分析表明此腐蚀产物膜为Fe 水中腐蚀不同时间后截面形貌.从图中可以看出： C03,是溶液中Fe2+和C0?已达到饱和而沉积下 腐蚀2h后，N80钢表面形成一层很薄的、不连续的 来的 腐蚀产物膜，其厚度约为5m,而铜表面基本上观 (b) 环氧 环氧 N80 200μm 200μm (d) 环 环氧 N80 N80 树指 树程 200μm 200μm (f) 不 200μHm 2004m 图5N80钢在腐蚀不同时间后的截面形貌.(a)2h:(b)8h:(c)24h:(d)72h:(e)120h:(f)168h Fig-5 SEM cross-section morphologies of the corrosion scale of N80 after exposure for different intervals of time:(a)2h;(b)8h:(c)24h; (d)72h:(e)120h:(f)168h 随着腐蚀的继续进行，N80钢表面的腐蚀产物 的内层腐蚀产物膜的厚度约为68.4m,而外层膜 膜不断向内推进.同时，溶液中Fe2+和C0已达 则约为19.5m,内层膜与外层膜的界线基本上与 到饱和而在N80钢的内层膜和铜表面沉积下来，形 铜的原始表面处于同一水平面上·铜表面沉积的 成了外层膜，另外，可以观察到N80钢的内层膜与 FeC03膜约为15.3m,与N80钢表面形成的外层 外层膜界面处存在一些孔洞甚至脱离（图5(）)，表 膜厚度很接近，图6给出了腐蚀72h和168h后铜 明此界面处的结合比较弱，腐蚀7d后，N80钢表面 表面沉积的FeCO3膜截面形貌，过程中‚由于铜在此介质环境中基本不发生腐蚀‚因 此铜表面可作为 N80钢腐蚀的基准面． 图4 用于腐蚀产物膜截面形貌观察的试样示意图 Fig．4 Sketch map of an experimental sample for cross-section morphology observations of corrosion scale 图5给出了 N80钢和纯铜粘结试样在 CO2 分 压1MPa、温度90℃、流速1m·s －1条件下模拟地层 水中腐蚀不同时间后截面形貌．从图中可以看出： 腐蚀2h 后‚N80钢表面形成一层很薄的、不连续的 腐蚀产物膜‚其厚度约为5μm．而铜表面基本上观 察不到腐蚀产物膜．N80钢的膜／基界面与纯铜表 面基本上仍处于同一水平面上．腐蚀8h 后‚N80钢 表面可观察到较厚的腐蚀产物膜‚其厚度约为40 μm．N80钢的膜／基界面向基体内推移‚腐蚀不断 向基体内部进行．而铜表面则仍没有观察到明显的 腐蚀产物膜．腐蚀24h 后‚N80钢表面腐蚀产物膜 进一步增厚‚膜／基界面继续向基体内推进‚内层腐 蚀产物膜表面可观察到一层零散的外层膜．外层膜 与内层膜的结合比较疏松‚在流体的冲刷作用下或 在样品制备过程中有些已经脱落．而在铜表面也可 以观察到一层比较薄的腐蚀产物膜‚厚度约为7～ 10μm．EDS 与 XRD 分析表明此腐蚀产物膜为 Fe￾CO3‚是溶液中 Fe 2＋和 CO 2－ 3 已达到饱和而沉积下 来的． 图5 N80钢在腐蚀不同时间后的截面形貌．（a）2h；（b）8h；（c）24h；（d）72h；（e）120h；（f）168h Fig．5 SEM cross-section morphologies of the corrosion scale of N80after exposure for different intervals of time： （a）2h ；（b）8h；（c）24h； （d）72h；（e）120h；（f）168h 随着腐蚀的继续进行‚N80钢表面的腐蚀产物 膜不断向内推进．同时‚溶液中 Fe 2＋和 CO 2－ 3 已达 到饱和而在 N80钢的内层膜和铜表面沉积下来‚形 成了外层膜．另外‚可以观察到 N80钢的内层膜与 外层膜界面处存在一些孔洞甚至脱离（图5（e））‚表 明此界面处的结合比较弱．腐蚀7d 后‚N80钢表面 的内层腐蚀产物膜的厚度约为68∙4μm‚而外层膜 则约为19∙5μm．内层膜与外层膜的界线基本上与 铜的原始表面处于同一水平面上．铜表面沉积的 FeCO3 膜约为15∙3μm‚与 N80钢表面形成的外层 膜厚度很接近．图6给出了腐蚀72h 和168h 后铜 表面沉积的 FeCO3 膜截面形貌． 第12期 张国安等： 碳钢高温高压 CO2 腐蚀产物膜的形成机制 ·1219·