在油气钻井过程中,随着盐水钻井液的广泛应用和地层水矿化度的增加,油气田井下工况中的Cl^-浓度不断增加,从而导致钻具材料出现了越来越多的氯离子腐蚀问题。因此,有必要研究钻具材料在高温高压高浓度Cl^-特定工况条件下的腐蚀行为和防护措施,为存在类似工况条件下的材料腐蚀速度预测和防护镀层的研究奠定一定基础。本论文通过高压釜模拟油气田高温高压工况条件,采用挂片失重法和电化学方法研究了42CrMo在高温高压高浓度Cl^-溶液中的腐蚀速度、电化学特性,并结合SEM、XRD等表面分析技术研究了42CrMo及其双铬镀层表面腐蚀产物膜的显微形貌、成分及相结构等特征,最后讨论了高温高压下高浓度Cl^-对42CrMo及其双铬镀层的腐蚀影响,并评价了双铬镀层在高温高压环境下的防护性能。具体研究结果如下:(1)42CrMo在不同温度和不同Cl^-浓度溶液中浸泡72h后分析表明:当Cl^-浓度为100g/L、温度为180℃时,试样的平均腐蚀速度最大;SEM、XRD研究表明,42CrMo表面均发生了不同程度的局部点蚀,且表层沉积物主要为CaCO₃腐蚀垢,并夹杂着少量Fe₃O₄腐蚀产物。(2)42CrMo在120℃下不同Cl^-浓度溶液中的电化学分析表明:随着Cl^-浓度的不断增加,阻抗谱等效电路拟合所得的极化电阻呈现出先降低后增加的变化趋势,且在Cl^-浓度为100g/L时值最小,而腐蚀电流密度呈现出先增加后降低的抛物线趋势,并在Cl^-浓度为100g/L时值最大,说明侵蚀性Cl^-在溶液中具有双重作用。(3)单硬铬镀层和双铬镀层在温度为180℃、Cl^-浓度为100g/L(本试验中42CrMo钢腐蚀最为严重的工况)条件下浸泡不同时间后分析表明:当浸泡时间增加到168h时,单硬铬镀层的防护性能大大削弱,其基体发生了严重的局部腐蚀,但双铬镀层对42CrMo基体仍具有较好的保护作用。这主要由于在双铬镀层中具有较低孔隙率和较高致密性的乳白铬底层进一步阻挡了外界腐蚀溶液通过表层硬铬镀层中的微裂纹扩散至镀层/基体界面结合处,从而更好的保护了42CrMo基体不受腐蚀。(4)双铬镀层在常温常压下Cl^-浓度为100g/L溶液中的电化学分析表明,双铬镀层相对于单硬铬镀层具有较正的开路电位、更低的自腐蚀电流密度和较高的极化电阻,表明双铬镀层在高浓度Cl^-溶液中具有较高的耐蚀性。