CO2腐蚀是油气开采中经常面临的问题,虽然随着技术的进步和防腐蚀工艺的优化,CO2腐蚀能得到一定的缓解,但是依旧无法完全避免。尤其是目前的开采环境愈加恶劣,诸多腐蚀因素会共同作用于套管钢,可能会使套管钢在复杂的井下服役时受到严重的腐蚀,造成较大的风险。P110SS钢为油气开采中常用的油套管钢,主要应用于高含硫的高酸性油气田,同时在高含CO2气体和部分硫的油气田中也有较多的使用。本文针对拉应力状态下的P110SS钢在高温高压CO2环境中的腐蚀行为进行了研究,对油气田的安全开采有一定的实际意义。本文调研探讨了四点弯曲应力加载法,并设计了相应的四点弯曲应力夹持装置。对P110SS钢的基本理化性能进行了表征,采用电化学方法研究了拉应力对P110SS钢表面活性的影响,实验结果表明拉应力能增大P110SS钢的表面活性,增大了 P110SS钢腐蚀倾向,加快了腐蚀速率。利用高温高压反应釜将拉应力作用下的p110SS钢在高温高压饱和CO2环境中分别腐蚀了 6h、18h、36h和72h。对不同拉应力状态的P110SS钢腐蚀不同时间的腐蚀产物膜的微观形貌,物相组成和电化学性能进行了表征。实验结果表明,高温高压腐蚀72 h的腐蚀产物膜表面晶粒最为完整致密,拉应力作用下的腐蚀产物膜的完整性变差,传递电阻和极化电阻降低,自腐蚀电流密度增大,但腐蚀产物膜的物相组成不变,均为FeCO3膜。根据实验规律,结合过饱和度理论和应力腐蚀机理,提出了对应时间段的物理化学模型,认为拉应力能使基体表面出现更多的缺陷,导致了形核作用的增强。此后由于缺陷处的浓度集中和晶粒间的相互竞争生长,使膜的结构完整性变差,保护性降低。利用高温高压釜制备了拉应力作用下腐蚀72h的FeCO3膜,对带有腐蚀产物膜的试样分别在0.5 mol/L的CaCl2、MgCl2、Na2SO4、NaHCO3溶液浸泡后的微观形貌和电化学性能进行了表征和测试。在拉应力和CaCl2、MgCl2、Na2SO4三种溶液的作用下,腐蚀产物膜受到破坏,保护性降低。CaCl2溶液的破坏作用最明显,其次为MgCl2、Na2SO4溶液,而NaHCO3能促进腐蚀产物膜的形成并能使膜更加致密,使膜具有较好的保护性。在NaHCO3溶液中,即使拉应力能略微破坏膜的结构,但是整体上这种膜的保护性仍旧较好。