潜水器钢结构腐蚀/疲劳损伤、累积规律及失效机制研究

Deep-sea submersible (DS) surface material faces to the corrosion and fatigue inthe environment of fluid field, temperature field, stress field, electromagneticfield and so on. It is suggested that researching the mechanisms and effects ofcorrosion and fatigue damage on DS steel structure and coating, and the mappingrelation for the origin and accumulation of cross scale damage should beestablished. In addition, steel matrix , metallic coating, organic coating andtheir interation may be detected and analyzed by the methods of EN, EIS, Kelvinprobe, SEM, XRD, TEM and so on. At last, mathematical model of service life forthe steel structure and coating should be established for the quantification studyin order to increase the DS development.

深海潜水器在流体场、温度场、应力场、电磁场以及环境的作用下面临严重的腐蚀、疲劳失效，已经成为制约其发展和应用的关键性问题。项目针对多强场交互作用下钢结构及其功能性涂层的腐蚀、疲劳损伤机制及其影响规律开展研究。应用磁记忆、超声等无损检测技术，研究钢结构服役状况下伴随性损伤行为，建立跨尺度损伤的起源与积累的映射关系。通过电化学噪声、交流阻抗谱、扫描开尔文探针等腐蚀电化学手段，以及SEM、XRD、TEM等微观分析手段，研究钢基体、金属涂层、有机涂层之间表面/界面服役匹配行为。在腐蚀电化学、实验力学的累积损伤统计与回归的基础上，建立钢结构与涂层服役寿命预测的数学模型，为深海钢结构的腐蚀评价及预测提供理论判据，为发展“大、潜、深”的深海装备提供理论基础。

深海潜水器在流体场、温度场、应力场、电磁场以及环境的作用下面临严重的腐蚀、疲劳失效，已经成为制约其发展和应用的关键性问题。项目针对多强场交互作用下钢结构及其功能性涂层的腐蚀、疲劳损伤机制及其影响规律开展研究。针对潜水器非耐压壳体、耐压壳体、管路及肋骨等部位的腐蚀、疲劳损伤形式，研究了多强场耦合作用下潜水器钢结构点蚀形核、局部腐蚀、全面腐蚀的演变过程及生长机制，分析了其生长动力学行为，建立了点蚀行为的影响机制模型，系统全面的掌握潜水器易失效部位的腐蚀、疲劳失效特征规律，构建点蚀向全面腐蚀演变模型。研究了钢结构及表面功能性涂层之间表面/界面服役匹配行为与机理，采用深海模拟试验、动态力学测试等分析测试技术，研究亚稳态相结构的时变性、残余应力和微缺陷，揭示表/界面的性能演化规律，通过交流阻抗谱、电化学噪声等先进的电化学测试手段，分析涂层在深海环境中的腐蚀电化学特征，界定腐蚀类型以及相对腐蚀强度。对钢结构表面涂层进行低周疲劳试验，对低周疲劳试验开始和结束的两个阶段拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行对比分析。将制备的涂层通过大气环境曝晒和实海考核，均未出现涂层脱落、鼓泡等现象，呈现出优异的防护性能，项目的实施为深海钢结构的腐蚀评价及预测提供理论判据，为发展“大、潜、深”的深海装备提供理论基础。项目在研期间，共发表相关学术论文7篇，其中SCI4篇，EI2篇。出版专著2部。申请国家发明专利2项，授权1项。