段塞流是油气混输管道中常见的一种流型。由于段塞流特殊的流动特性,油气管道在含CO₂段塞流流态下的腐蚀比较严重。本文利用自制段塞流模拟设备,重点研究了X60管线钢在静态浸泡和段塞流冲刷两种情况下的腐蚀行为,探讨了含CO₂段塞流腐蚀机理,研究了段塞流动冲刷和腐蚀的协同作用规律。本文利用段塞流模拟设备,对X60管线钢进行不同温度、CO₂分压和Cl-浓度条件下的静态浸泡实验和段塞流冲刷实验,采用失重法,研究了三种因素对CO₂腐蚀速率以及冲刷腐蚀速率的影响规律。静态浸泡实验结果表明,腐蚀速率随温度增大先增大后减小,在75℃左右出现极值。腐蚀速率随CO₂分压增大先增大后减小。腐蚀速率随Cl-浓度增大先增大后减小,在35000mg/L左右取得极值。段塞流冲刷实验结果表明,冲刷腐蚀速率随温度增大先增大后减小,在65℃左右出现峰值。冲刷腐蚀速率随CO₂分压增大先增大后减小,在0.45MPa左右出现极值。冲刷腐蚀速率随Cl-浓度增大先增大后减小又逐渐增大。采用失重法,研究了温度和CO₂分压对X70管线钢冲刷腐蚀的综合影响。结果表明,较高温度时,CO₂分压的变化对冲刷腐蚀速率的影响不明显。较高分压下,冲刷腐蚀速率增加幅度随温度增大而减小,且温度较高时速率明显减小。利用宏观观察方法,并结合简易的试样表面机械处理手段,研究了浸泡和段塞流冲刷腐蚀实验后试样表面腐蚀产物膜形貌、结构,以及其对腐蚀速率和试样基体形貌的影响。浸泡实验结果表明,温度升高,腐蚀产物膜厚度、致密性都增加。较高温度下产物膜致密度很高,但易遭受局部破坏。较高压力区间内,分压增大对腐蚀产物膜致密度增加影响不明显,腐蚀速率较高。Cl-浓度较高时腐蚀反应速率较低,试样表面覆盖腐蚀产物较少,35000mg/L时,产物膜疏松性导致点蚀出现。冲刷实验结果表明,40℃-65℃,试样基体点蚀、沟槽状腐蚀等局部腐蚀严重,温度较高时局部腐蚀减弱。0.1MPa-0.15MPa,反应速率慢致使腐蚀产物少,难形成产物膜。0.45MPa时,试样表面产物膜呈双层结构且上下层明显分隔。Cl-浓度较低时,试样出现表层剥离现象,加剧冲刷腐蚀。浓度较高时剥离现象消失,但局部腐蚀倾向变大。在浸泡和段塞流冲刷腐蚀实验结论基础上,研究了不同温度、CO₂分压和Cl-浓度条件下冲刷和腐蚀协同作用规律。结果表明,不同温度下的冲刷和腐蚀协同作用程度差异较大。不同CO₂分压下的冲刷和腐蚀协同作用程度差别较小,分压在0.55MPa时,腐蚀产物膜对基体的良好保护使交互作用最小。不同Cl-浓度下的冲刷和腐蚀协同作用程度差别也较大,4000mg/L-25000mg/L,纯腐蚀对冲蚀速率贡献不断增大,协同作用对其贡献不断减小,35000mg/L至60000mg/L时相反。高流速下两者协同作用对冲刷腐蚀速率贡献比低流速时大。