在碳捕集与贮存（Carbon Capture and Storage,CCS）过程中,CO₂输送是至关重要的环节,然而在超临界CO₂流中不可避免的含有H₂O、O₂、H₂S、SO₂及NO₂等杂质,这些杂质的存在会使碳钢管线面临严重的腐蚀问题,甚至可能引起高压CO₂输送管线泄露等安全事故。因此,有必要探究杂质对超临界CO₂输送管线腐蚀的影响规律与机制,为CCS技术的工程应用提供理论依据和技术支撑。本课题以CCS过程中超临界CO₂输送管线钢（X70）为实验材料,在高温高压反应釜中进行不同条件下的管线钢腐蚀模拟实验,以失重法测量腐蚀速率,运用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射（XRD）等分析技术表征腐蚀产物膜形貌、组分和结构;并根据超临界输送管线的流体特征,设计薄液膜电化学测试实验装置,模拟超临界CO₂流体组分,进行常压电化学测量,研究杂质对X70钢在CO₂-H₂O体系中腐蚀电化学行为的影响,获得的主要结论如下:1)多杂质共存时超临界CO₂-H₂O体系中X70钢腐蚀产物膜表面存在着大量的凸起鼓包,鼓包处腐蚀产物膜下常出现局部蚀坑。腐蚀初期金属表面分布麻点状蚀坑,随着腐蚀的进行,蚀坑加深并相互联结,腐蚀后期趋于全面减薄。初期全面腐蚀速率很高,随着时间延长,腐蚀速率快速降低;中期腐蚀速率降速减缓;后期腐蚀速率趋于稳定。腐蚀产物主要是FeCO₃、Fe₂O₃·H₂O、FeSO₃·xH₂O和FeSO₄·xH₂O等物质。2)在水饱和的超临界CO₂-H₂O体系中,单一杂质的加入均会加剧X70钢的腐蚀,含NO₂或SO₂时腐蚀速率最大,含H₂S次之,含O₂时腐蚀速率最小;其中,含NO₂杂质时X70钢发生局部腐蚀。在超临界CO₂-H₂O体系下腐蚀产物为FeCO₃单层膜结构;添加O₂后,腐蚀产物膜中出现Fe₂O₃,说明有氧腐蚀过程发生;加入H₂S时,腐蚀产物膜为双层膜结构,FeS主要存在于外层膜中,内层膜为FeCO₃,腐蚀过程由CO₂和H₂S共同控制;当杂质为SO₂时,腐蚀产物主要以FeSO₃·xH₂O形式存在,腐蚀过程主要由SO₂控制;对于超临界CO₂-H₂O-NO₂体系,腐蚀产物为Fe₂O₃,腐蚀过程由NO₂控制。3)在浸泡过程中,当含NO₂、SO₂或O₂时X70钢在薄液膜下腐蚀极化电阻值均随时间延长而增大,且在后期阶段,含杂质体系X70钢的极化电阻值均小于CO₂-H₂O体系。电化学阻抗谱测试表明,杂质的添加会改变金属腐蚀产物膜的形成过程;不同杂质体系下的薄液膜电阻有所不同,均随着时间的延长而快速降低。