管线腐蚀一直是困扰油气工业发展的重大难题之一。因腐蚀导致管线发生泄露式开裂,会造成重大的安全事故并且伴随着环境污染,给国家造成了巨大的经济损失。课题来源于一起管线点蚀失效案例,输油管管壁在仅有2年的服役时间内就产生了严重的穿孔型点蚀坑,将所存在的介质单独作用于油管材料,其产生的腐蚀效果远不及此工程失效行为,且不仅仅是这些腐蚀行为的简单叠加。这些复杂介质之间或许存在着一种或几种交互作用关系,进而加速了材料的腐蚀失效过程。“多介质交互作用”往往是工程环境下最主要的腐蚀形式。管线的内部环境复杂且苛刻,主要腐蚀介质包括CO₂（开采过程中大量注入用于驱油和提高产量）、O₂（油气开采第一阶段大量空气注入以辅助CO₂驱油）、地层水、Cl^-（地层水中含有）,以及HCO₃^-（作为p H稳定剂注入管线流）。管线内部因受到多介质交互作用而面临着腐蚀破裂的巨大风险。管线的腐蚀行为与内部的反应机制变得复杂多变。目前,这方面的研究较少。因此,探究不同介质之间的交互作用机制对于解决油气管线在服役环境下遇到的工程失效难题,以及管线腐蚀的监测和防护都具有重要意义。本文主要研究了多介质交互作用对碳钢管线腐蚀行为的影响,在此基础上,对工程失效案例进行了分析。主要研究结果如下:（1）系统地研究了碳钢在CO₂、Cl^-以及CO₂-Cl^-介质包含的溶液体系中的腐蚀行为,阐明了两者之间的交互作用机制。结果表明,CO₂的注入加速了碳钢表面Fe-H₂O吸附物质的释放;除了对腐蚀产物膜层的局部破坏,Cl^-主要通过调控CO₂的溶解度,限制Fe CO₃腐蚀产物的析出与长大过程,进而降低Fe CO₃腐蚀产物的覆盖比例,加速碳钢的局部腐蚀;（2）针对管线流中p H稳定剂的注入,在饱和CO₂溶液体系下,系统地研究了碳钢管线在HCO₃^-、Cl^-以及HCO₃^--Cl^-介质包含的溶液体系中的腐蚀行为。结果表明,HCO₃^-与Cl^-在碳钢表面存在竞争吸附关系,增加HCO₃^-浓度可以逐渐取代Cl^-在碳钢表面的吸附,通过反应建立数学方程式,验证了实验结果与理论计算的一致性。其交互作用机制为:HCO₃^-通过提高溶液p H及表面吸附作用加速Fe CO₃腐蚀产物的局部析出;而Cl^-增加了碳钢与CO₂介质包含的腐蚀性溶液相接触,加速点蚀的内部扩展。当HCO₃^-浓度达到0.5 mol/L时,Cl^-在腐蚀过程中的作用明显弱化;（3）针对碳钢局部处于微碱性管线流中,以及油气开采第一阶段大量空气的注入,在自然含氧环境下,系统地研究了碳钢管线在HCO₃^-、Cl^-以及HCO₃^--Cl^-介质包含的溶液体系中的腐蚀行为。结果表明,HCO₃^--Cl^-介质在碳钢点蚀过程中存在协同作用关系。HCO₃^-介质包含的微碱性环境加速了腐蚀产物膜层的形成,为Cl^-在碳钢表面的去钝化行为提供前提,Cl^-在封闭腐蚀坑内进行扩散,促进点蚀坑的扩展。溶解的自然氧可以诱发腐蚀产物向Fe₂O₃转变,其致密度明显下降。腐蚀产物膜被局部破坏后产生大量的Fe²⁺则又会和HCO₃^-反应促进新腐蚀产物的形成。（4）“多介质交互作用”课题是在处理一起输油管道失效案例中提出的,针对管线内部复杂且苛刻的环境,其腐蚀过程是多介质交互作用最为典型的体现。因此,对管线内部主要介质之间的交互作用机制进行了研究与澄清。本节则是应用得到的多介质交互作用机理对此输油管道的腐蚀失效案例进行分析并还原失效过程。结果表明,管壁上侧的点蚀坑是在干湿循环交替下,由Cl^-、HCO₃^-、CO₂及O₂多介质交互作用下形成的。HCO₃^-主要作用于增加碳钢表面的钝化趋势,为Cl^-在碳钢表面的去钝化行为提供前提条件。空气中的O₂主要通过氧化作用减少碳钢表面腐蚀产物的致密度,进而增加碳钢基体与CO₂包含的腐蚀性溶液相接触,加速腐蚀坑的形成、扩展与连接。随着腐蚀坑内水位的下降,当腐蚀坑的上半部分处于干燥状态时,其底部仍处于腐蚀性介质中,促进了腐蚀坑的深度不断增加。点蚀坑边缘位置呈现出的疲劳状纹路是由于腐蚀坑在不同深度位置的腐蚀程度差异所致。经过多次循环后,导致油管管壁穿孔。