湿气输送管线内夹带的自由水及因管线沿程温度、压力变化产生的凝结水可与气体形成气液两相流,受气体流速、管道倾角等多种因素的影响,水以液膜的形式呈不同的厚度分布在管道内壁面的不同位置。当与气体伴生存在的CO2等腐蚀性气体溶于水,将导致管道内壁面的腐蚀破坏,影响管道输送的经济运行,危害周边的环境及人身安全。当前关于天然气管道内的CO2腐蚀研究还主要集中在体相溶液,结合液膜特征开展的研究则相对较少,对腐蚀机制及规律的认知都比较欠缺,影响有效腐蚀防护措施的开展。为充分阐明液膜下的管线钢CO2腐蚀电化学行为机制及规律,本文设计搭建了可在控温、控湿环境下控制薄层液膜厚度、表征并开展腐蚀电化学测试的实验装置,并借此分别开展了均匀液膜和不均匀液膜下的腐蚀电化学测试。结合所搭建实验装置及常规三电极电化学测试技术研究了纯铁在不同厚度均匀液膜下的CO2腐蚀机制,研究结果表明:液膜下的CO2腐蚀过程主要受阴极扩散控制,同时受到CO2溶解以及腐蚀产物膜的影响。液膜厚度小于1000 μm时,阴极扩散作用占主导;液膜厚度在200至600 μm之间时,腐蚀产物膜的成膜速度较快,使腐蚀速率处于较低水平,当液膜厚度小于400 μm时,CO2在液膜中的溶解度受离子强度影响而减小,且FeCO3溶解度有所增大,使腐蚀速率并未随液膜减薄而继续增大,反而减小。增加CO2浓度可提高腐蚀速率,又同时促进薄层液膜下腐蚀产物膜的生成。采用阵列电极测试技术研究了在液膜厚度呈不均匀分布时的X70管线钢CO2腐蚀行为,研究发现:当液膜存在厚度梯度时,由于各处传质速度不同,腐蚀规律与均匀液膜下有所不同。在100%CO2环境中,随着液膜梯度的减小,腐蚀从有较明显阴、阳极区划分且具有显著的电偶效应向均匀腐蚀发展;在5%CO2环境中,厚度梯度较大时,液膜较薄的区域为阳极区,厚度梯度较小时,液膜较厚的区域为阳极区,梯度处于两者之间时,则表现为均匀腐蚀。