随着能源需求的不断增大,环境复杂的高含CO₂、CO₂/H₂S油气不断被开采,实际工况环境下糟糕的腐蚀破坏现象威胁着人员生命和设备安全。因此对油气田中各腐蚀过程进行了解与研究具有着重要的意义。本文选用目前油田现场使用较为广泛的N80油管用钢和20^#集输管线用钢作为实验研究材料,采用延长油田某采油厂XX区块产出液为腐蚀介质,利用SEM、XRD技术对腐蚀产物膜的表面结构和成分进行了分析,并运用电化学方法研究了覆盖有腐蚀产物膜碳钢的电化学特性,探究了N80钢和20^#钢在通入CO₂和CO₂/H₂S气体产出液中,随着腐蚀时间的变化,两种钢材的腐蚀速率、腐蚀产物膜成分、腐蚀产物膜微观形貌以及电化学特征的变化,揭示了不同环境下N80钢和20^#钢的腐蚀行为。CO₂对N80钢和20^#钢的腐蚀为全面腐蚀,随着腐蚀时间延长膜层内出现FeCO₃和Fe,它们可以保护基体并降低其腐蚀速率;含CO₂环境下,初始阶段会形成保护性FeCO₃膜,腐蚀产物不断在N80钢和20^#钢表面堆积,最终外侧膜层由于受到较严重的腐蚀,呈现海绵状形态;含CO₂情况下,Nyquist图谱特征为单一容抗弧,随着腐蚀时间增大,自腐蚀电位逐渐降低,腐蚀电流升高,当电流密度较高时,低频区出现Warburg阻抗特征;N80钢和20^#钢腐蚀产物膜的M-S曲线斜率都有由N型转化为具有P型半导体特性的产物膜,产物膜具有N-P双极性特征。CO₂/H₂S环境下N80钢和20^#钢基体的腐蚀具有两种方式:其一、在腐蚀产物膜脱落的部位与裸露的基体直接接触发生点蚀;其二、Fe²⁺会穿过腐蚀产物膜,到达基体表面并发生反应,致使基体表面形成片层状脱落,且含H₂S环境中的局部腐蚀需要一个较长的孕育期。含H₂S环境下,初始在N80钢和20^#钢表面形成的膜颗粒均匀覆盖,但由于附着性较差,部分膜层会脱落,经过一段孕育期,在膜层脱落或者出现裂缝的部位重新生成新的腐蚀产物膜;在CO₂/H₂S共存环境下,腐蚀产物膜颗粒主要是Fe₃O₄和Fe,在初始阶段以较大的颗粒状态覆盖于基体表面,随着腐蚀时间的延长,腐蚀膜层颗粒细化,颗粒间距变小,颗粒之间逐渐形成胶状粘合,腐蚀产物膜致密性提高。随着腐蚀时间的增大自腐蚀电位逐渐降低,溶液电阻R_s降低,并且各时间下的反应过程均有Warburg阻抗的出现。当金属基体表面的腐蚀产物膜不断堆积后,阴极反应受扩散过程的影响不大;说明在此过程中腐蚀产物膜的堆积不会影响到试样阴极的腐蚀过程及机理。在这种情况下,腐蚀产物膜层便能够体现出其对基体的保护作用。表明膜层的空隙度较小、致密,离子不易通过腐蚀产物与基体发生反应。两种碳钢在表面形成的腐蚀产物膜具有N-P型半导体特征,随着腐蚀时间的增加,表面形成腐蚀产物膜的受主密度和施主密度相对增大,这表明随着腐蚀时间增加产物膜的阻抗腐蚀性能有所降低。