對海洋開發利用離不開高強鋼發展及應用,隨著對南海等嚴酷環境海域資源開發的不斷深入,高強鋼需求量不斷增大,但其腐蝕,尤其是應力腐蝕問題也隨之大量發生,制約了海洋工程發展。
實際海洋環境中,海洋大氣區由于海洋環境的影響,濕度、溫度、風速、晝夜和風霜雨雪變化,干濕交替作用明顯,金屬表面的薄液膜很少穩定不變,而呈現厚度和分布形態不斷變化的動態性和分散性特征的動態液膜,呈干濕交替的狀態。研究表明:干濕交替過程均引起材料的物理、化學和電化學狀態發生劇烈變化,影響材料的電化學過程及腐蝕進程。海洋工程用高強鋼的SCC研究相對滯后,而且更沒有認清嚴酷海洋干濕交替環境下SCC行為、機理、環境影響因素。海洋工程用高強鋼干濕交替環境應力腐蝕開裂問題研究勢在必行。
本工作采用周浸腐蝕試驗箱干濕交替試驗方法模擬西沙海洋干濕交替環境,并結合電化學實驗、形貌及成分分析等手段研究了海洋工程用E690鋼在干濕交替環境中的應力腐蝕行為。研究表明:
(1)海洋干濕交替環境下,E690鋼具有一定的SCC敏感性,SCC機理為陽極溶解和氫脆的混合控制機制。裂紋擴展模式為典型的穿晶擴展。
(2)E690鋼SCC的萌生與腐蝕產物及腐蝕產物層的形成及層下局部閉塞環境有重要相關性,腐蝕產物層的增厚和致密化導致腐蝕產物層下局部酸化和點蝕,點蝕內應力集中及環境酸化促進了裂紋的萌生和擴展。
(3)應力或應變促進E690鋼陽極溶解,加速腐蝕,應力增大,其應力腐蝕敏感性升高。U型彎打孔試樣有利于海洋干濕交替環境下高強鋼的應力腐蝕行為研究。
(4)通過O2濃度、電化學充氫等對E690鋼電化學和SCC行為的影響規律試驗研究,進一步明確E690鋼在海洋薄液環境下的SCC機理兼具陽極溶解與氫脆混合控制機制。

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