工程科学学报，第37卷，第11期：1463-1468,2015年11月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.11:1463-1468,November 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.11.011:http://journals..ustb.edu.cn 温度对13Cr不锈钢在高C0,分压环境中腐蚀行为的 影响 李大朋，张雷四，石凤仙，王竹，李挥，路民旭 北京科技大学新材料技术研究院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:Zhanglei@ustb.cdu.cn 摘要通过高温高压电化学测试，获得不同实验温度下13Cr不锈钢的循环伏安曲线、交流阻抗谱和Mot一Schottky曲线，结 合ZSIMPWIN软件和扫描电子显微镜分析，研究高温高CO2分压环境下，温度对13Cr不锈钢腐蚀电化学行为的影响.在高温 高C0,分压环境下，随温度升高，13C不锈钢发生腐蚀的倾向增加，表面钝化膜稳定性下降，点蚀敏感度增加 关键词马氏体不锈钢：钢腐蚀：温度；二氧化碳：钝化膜：点蚀 分类号TG142.71:TG174 Effect of temperature on the corrosion behavior of 13Cr stainless steel under a high CO,partial pressure environment LI Da-peng,ZHANG Le,SHI Feng-xian,WANG Zhu,LI Hui,LU Min-xu Institute for Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ☒Corresponding author,E-mail:Z☑hangleic@ustb.cd山.cm ABSTRACT This article is focused on the effect of temperature on the corrosion electrochemical behavior of 13Cr martensitic stain- less steel under a high temperature and high CO2 partial pressure environment.Cyclic polarization (CP)measurements,electrochemi- cal impedance spectroscopy (EIS),Mott-Schottky plot measurements,ZSIMPWIN software,and scanning electron microscopy (SEM)are used in this study.The results show that the stability of passive films formed on the 13Cr stainless steel surface decreases with increasing temperature under a high temperature and high CO,partial pressure environment.This leads to increases in the corro- sion rate and pitting susceptibility. KEY WORDS martensitic stainless steel:steel corrosion:temperature;carbon dioxide;passive films;pitting 近年来，随着油气田开采的地层深度越来越深，井 中的腐蚀行为.现有的实验研究主要关注环境因素对 下管材所面临的腐蚀环境也越来越苛刻，井下温度和 13Cr不锈钢在C0,环境中点蚀的影响.影响13Cr 压力也越来越高，l3C马氏体不锈钢因其高强度和优 不锈钢腐蚀行为的环境因素主要有温度、CO,分压、 越的耐蚀性而在含C0,油气田的开采过程中得到广 C浓度、流速等-.在大量的实验研究基础上，已 泛应用，但其高温时的均匀腐蚀、中温时的点蚀和 经获得一些得到认可的规律性结论.对于温度影响因 低温时的硫化物应力腐蚀开裂成为限制13C不锈钢 素，现有文献资料表明，13C不锈钢在高温高压C02 使用的主要障碍. 环境中的腐蚀速率随温度的升高而增加，尤其是当温 目前，国内外研究学者主要从环境因素和腐蚀产 度高于120℃后，其腐蚀速率快速增加4.但由于 物膜两个方面研究13Cr不锈钢在高温高压C0,环境 高温高压电化学测试在实验技术上存在一定的挑战， 收稿日期：2015-07-02 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51371034)工程科学学报，第 37 卷，第 11 期: 1463--1468，2015 年 11 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 11: 1463--1468，November 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 11． 011; http: / /journals． ustb． edu． cn 温度对 13Cr 不锈钢在高 CO2 分压环境中腐蚀行为的 影响 李大朋，张 雷，石凤仙，王 竹，李 辉，路民旭 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083  通信作者，E-mail: Zhanglei@ ustb． edu． cn 摘 要 通过高温高压电化学测试，获得不同实验温度下 13Cr 不锈钢的循环伏安曲线、交流阻抗谱和 Mott--Schottky 曲线，结 合 ZSIMPWIN 软件和扫描电子显微镜分析，研究高温高 CO2 分压环境下，温度对 13Cr 不锈钢腐蚀电化学行为的影响． 在高温 高 CO2 分压环境下，随温度升高，13Cr 不锈钢发生腐蚀的倾向增加，表面钝化膜稳定性下降，点蚀敏感度增加． 关键词 马氏体不锈钢; 钢腐蚀; 温度; 二氧化碳; 钝化膜; 点蚀 分类号 TG142. 71; TG174 Effect of temperature on the corrosion behavior of 13Cr stainless steel under a high CO2 partial pressure environment LI Da-peng，ZHANG Lei ，SHI Feng-xian，WANG Zhu，LI Hui，LU Min-xu Institute for Advanced Materials and Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: Zhanglei@ ustb． edu． cn ABSTＲACT This article is focused on the effect of temperature on the corrosion electrochemical behavior of 13Cr martensitic stain￾less steel under a high temperature and high CO2 partial pressure environment． Cyclic polarization ( CP) measurements，electrochemi￾cal impedance spectroscopy ( EIS) ，Mott--Schottky plot measurements，ZSIMPWIN software，and scanning electron microscopy ( SEM) are used in this study． The results show that the stability of passive films formed on the 13Cr stainless steel surface decreases with increasing temperature under a high temperature and high CO2 partial pressure environment． This leads to increases in the corro￾sion rate and pitting susceptibility． KEY WOＲDS martensitic stainless steel; steel corrosion; temperature; carbon dioxide; passive films; pitting 收稿日期: 2015--07--02 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51371034) 近年来，随着油气田开采的地层深度越来越深，井 下管材所面临的腐蚀环境也越来越苛刻，井下温度和 压力也越来越高，13Cr 马氏体不锈钢因其高强度和优 越的耐蚀性而在含 CO2 油气田的开采过程中得到广 泛应用［1--5］，但其高温时的均匀腐蚀、中温时的点蚀和 低温时的硫化物应力腐蚀开裂成为限制 13Cr 不锈钢 使用的主要障碍． 目前，国内外研究学者主要从环境因素和腐蚀产 物膜两个方面研究 13Cr 不锈钢在高温高压 CO2 环境 中的腐蚀行为． 现有的实验研究主要关注环境因素对 13Cr 不锈钢在 CO2 环境中点蚀的影响［6--8］． 影响 13Cr 不锈钢腐蚀行为的环境因素主要有温度、CO2 分压、 Cl– 浓度、流速等［9--13］． 在大量的实验研究基础上，已 经获得一些得到认可的规律性结论． 对于温度影响因 素，现有文献资料表明，13Cr 不锈钢在高温高压 CO2 环境中的腐蚀速率随温度的升高而增加，尤其是当温 度高于 120 ℃ 后，其腐蚀速率快速增加［14--15］． 但由于 高温高压电化学测试在实验技术上存在一定的挑战