深海水環境含鹽量高、電阻率低、氧濃度低、壓力高和溫度低等導致腐蝕相關參數發生變化。目前獲得的數據也證明材料在深海環境中腐蝕行為存在異常現象：如材料鈍性和活性的轉變，縫隙腐蝕的加速，應力腐蝕、氫致開裂等局部腐蝕破壞規律明顯不同于淺海。但是，隨著海水深度加大，對于材料的腐蝕數據積累和表征方法研究的難度越大，目前世界上僅有少數國家開展了材料的深海實海腐蝕實驗，取得了寶貴的腐蝕數據。

　　美國海軍研究實驗室、海軍水文局、海軍水下兵器站曾經聯合開展了700-2000m范圍內的深海條件下各類常用金屬的腐蝕性能研究。美國海軍于1962-1970年在加州懷尼美港西南150km、深為1829m的太平洋海底和懷港西面139km、深為762m的太平洋海底進行了系統的、廣泛的材料腐蝕投樣實驗。暴露材料有475種合金，2萬片試樣，包括各種鋼鐵、銅合金、鎳合金、不銹鋼、鋁合金、鈦合金、稀有金屬及合金、各種金屬繩索，以及各類海洋用聚合物材料、塑料、橡膠、有機復合材料等。暴露在700-2000m的海水和海泥中，暴露時間分別為125-1064天不等，獲得了大量現場數據，為其深海裝備選材、武器裝備研制和科學發展奠定了堅實的基礎。英國在上世紀70年代分別調查了鋁鎂合金在太平洋表層海水和深海中的腐蝕行為，主要也是為了發展新型的海洋和深海用高效長壽命的新材料提供技術支持。印度國家海洋技術研究所在本世紀初，采用三階段的實海掛片方法研究了22種結構材料在印度洋中阿拉伯海和孟加拉海灣的淺海、500m、1200m、3500m和5100m深度暴露一年的腐蝕行為，所得到的數據也用于其深海工程材料的研制和發展。

　　對于長期在深海水環境和海洋交變環境中使用的潛艇、深海平臺、輸送管道等裝備，面臨極為苛刻的腐蝕性環境。常見的腐蝕問題主要有：均勻腐蝕、點蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、電偶腐蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕等，幾乎包括所有常見的危害性極大的腐蝕類型。在深海水環境下氫濃度較高，如果潛艇表面的防護涂層局部失效或剝離，其耐壓殼焊縫區就可能暴露在氫濃度較高的海水中，而高強度潛艇用鋼的焊縫對氫致開裂特別敏感，非常容易引起應力腐蝕開裂，這對潛艇是致命的。美國NS110鋼曾遇到過海水介質下的應力腐蝕開裂問題，美國對焊縫進行等強度或低強度匹配，并在“海浪”號和新型攻擊型核潛艇的焊縫上采用了這種技術。

　　通過深海實海實驗對材料性能評價需要大量的人力物力、工作量大、周期較長、觀測困難，特別是在惡劣海洋和深海水環境條件下，試樣丟損嚴重，實驗失敗率高。深海實海腐蝕實驗的數據是由靜水壓力、溶氧量、鹽分濃度、溫度、海水流速、海洋生物的腐爛等多種環境因素共同作用的結果。僅從深海實海實驗數據無法研究單一環境因素對材料腐蝕電化學行為的影響機制。因此需要開展實驗室模擬實驗。

　　在上世紀90年代，意大利人Beccaria較為系統地研究了靜水壓力對純鎳、不銹鋼和鋁合金腐蝕行為的影響。結果表明：隨著靜水壓力的增加，純鎳在稀NaCl和Na2SO4溶液中的腐蝕速率降低，而在相應的濃溶液中的腐蝕速率增加；這是由于純鎳在稀溶液和濃溶液中所生成的腐蝕產物膜的性質不同造成的。對不銹鋼腐蝕行為的研究，主要是研究Ni和Mo元素對不銹鋼在不同靜水壓力下局部腐蝕性能的影響；結果表明，Mo在常壓下提高了不銹鋼的耐局部腐蝕性能，但在高壓下卻降低不銹鋼的耐局部腐蝕性能，Ni在高壓下提高了不銹鋼的耐局部腐蝕性能。隨著靜水壓力的增加，純鋁在海水中的腐蝕速率增加，這主要是由于其陽極反應速率的增加。而對6061 T6鋁合金的腐蝕行為的研究表明，隨著靜水壓力的增加，腐蝕電流密度降低，但點蝕成核幾率增加；這是由于隨著靜水壓力的增加，鋁合金腐蝕產物中的Mg/Al比以及非水合氧化物和水合氧化物的比值增加；從而使生成的氧化膜更致密，但自修復能力降低。此外，Beccaria還研究了不同表面處理技術在靜水壓力條件下的適用性，發現靜水壓力使得經過不同表面處理的鋁合金的耐蝕能力發生了不同程度的惡化。進入21世紀，美國通過實驗室模擬研究了靜水壓力對高強鋼陰極保護系統的影響規律。印度則在印度洋500-5100米深海中提取不同深度的深海海水，進行了實驗室電化學測試。

　　近年來，哈爾濱工程大學的王福會課題組基于統計學方法和隨機理論研究了靜水壓力對Fe-20Cr合金、Ni-Cr-Mo-V高強鋼和純鎳點蝕行為的影響[32-35].結果表明：隨著靜水壓力的增加，Fe-20Cr合金的亞穩態點蝕發生的頻率加快且向穩態點蝕發展的傾向增大，但點蝕的產生機制并未改變；Ni-Cr-Mo-V高強鋼的點蝕產生速度增加但點蝕生長速度降低，綜合表現為耐蝕性變差；純鎳的鈍化膜形成速度和點蝕的產生概率均降低。劉杰和H. Sun等分別研究了模擬深海壓力對低合金鋼腐蝕行為的影響。結果表明：深海壓力加速了低合金鋼的陽極溶解速度。

　　總而言之，國際上在深海材料腐蝕規律研究方面已經開展了一些初期工作，對于材料在實驗室模擬深海環境中的研究仍然是廣大材料科學工作者的重中之重，以期掌握不同深度海水環境對材料腐蝕行為的影響規律。
 

責任編輯：賈靜煥

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