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在石油与天然气生产过程中,存在着严重的CO2腐蚀。目前,通过合金化可大大提高钢铁材料的抗CO2腐蚀性能。Cr是提高钢耐CO2腐蚀最常用的添加元素之一。含Cr钢耐蚀性提高的主要原因是由于Cr的加入改变了腐蚀产物膜的结构、致密性和稳定性,使得在钢基体表面生成了具有保护性的富Cr膜层。通常,在含Cr钢的应用环境中常常会存在尺寸小于50μm的粉砂,粉砂可以引起严重的腐蚀破坏比如诱发点蚀。然而,对含Cr钢在粉砂-CO2环境中的腐蚀行为和机理尚缺乏系统和深入的了解和研究,其极大限制了含Cr钢的应用范围和发展前景。本文以含Cr钢在粉砂-CO2环境中的腐蚀行为为主线,通过分析含Cr钢微观组织结构演变特征以及腐蚀产物膜微观形貌、物相组成和电化学特性等,建立了含Cr钢在不同环境下产物膜的生长模型和作用机制,明确了粉砂、溶液pH、转速和不同Cr含量对含Cr钢在CO2环境下形成具有保护性的富Cr层的影响规律,确定了临界溶液pH和转速,并探究了含Cr钢在粉砂-CO2环境中的腐蚀机理。获得的主要结论如下:（1）低转速条件下,粉砂会影响1Cr钢的阴极反应和腐蚀产物膜结构。含粉砂条件下,阴极电流密度在腐蚀初期高于无砂环境,而在腐蚀后期低于无砂环境,粉砂先加速然后抑制了钢的阴极反应。相比于无砂条件,粉砂在腐蚀初期可切割钢基体表面生成的腐蚀产物膜,致使膜层变得疏松多孔,产物膜保护性降低,然而在腐蚀后期可镶嵌在产物膜孔隙中,致使膜层变得平整致密,产物膜保护性升高。在长期腐蚀过程中,粉砂可提高1Cr钢的耐蚀性。（2）低转速条件下,粉砂和高pH可提高1Cr钢的耐点蚀性能。粉砂通过提高FeCO3的临界过饱和度加速了 FeCO3的成核速率,将FeCO3晶体的成核方式从均相成核转变为异质成核。粉砂提高了腐蚀产物膜的致密性并改善了产物膜的保护性。1Cr钢具有良好耐腐蚀性的临界pH为4.5。当pH低于临界pH时,非晶态FeCO3在腐蚀产物膜保护性能中占据主导地位,而当pH高于临界pH时,Cr（OH）3占主导地位。当1Cr钢暴露于粉砂-CO2的溶液中时,非晶FeCO3含量随pH的增加而降低,而Cr（OH）3的含量持续增加,因而1Cr钢的耐蚀性随pH的增加先降低然后升高。（3）3Cr钢耐蚀性随转速的增加先降低后升高然后再降低。在转速变化过程中,传质过程和粉砂是决定3Cr钢腐蚀的关键所在。在转速速条件下,腐蚀性介质传质过程起到主要作用,粉砂参与腐蚀产物膜的形成。转速增大会加速介质的传质过程,其加速了金属腐蚀。随着转速的继续增大,3Cr钢溶解会导致大量的腐蚀产物生成,部分破损的腐蚀产物可由其他具有保护性的腐蚀产物来代替,形成了致密的腐蚀产物膜,钢耐蚀性升高,从而出现了第一个耐蚀性转变点。而在高转速条件下,粉砂剪切应力起到主要作用,粉砂破坏腐蚀产物膜,产物膜保护性在高转速条件下持续降低,出现了第二个耐蚀性转变点。（4）含Cr钢中Fe3C含量从1 Cr钢增加至9Cr钢,并且在低转速条件下,随着Cr含量的增加,腐蚀产物膜厚度和致密性升高,膜层稳定性提高,从而产物膜对钢基体的保护性增强。钢中Fe3C和固溶Cr对含Cr合金钢在粉砂-CO2溶液中的腐蚀行为有着共同影响:高Fe3C含量在腐蚀初期阶段促进了钢的腐蚀,加速了腐蚀产物膜的形成动力学,使得产物膜在钢基体表面形成更快,并且Cr含量的增加提高了产物膜中Cr（OH）3和Cr2O3的含量,这两个因素共同作用导致在具有较高Cr含量的钢基体上快速形成了厚而稳定的保护层。因此,随着Cr含量的增加,含Cr钢的耐腐蚀性提高。