力学、电化学、深海环境交互作用对材料力学损伤的影响规律与机理研究

Marine equipment from shallow sea to deep blue is an important part of promoting and implementing national Marine strategy. The stress corrosion cracking (SCC) of metal materials is an important factor to threaten the safe service of deep-sea equipment, but the study of stress corrosion and hydrogen induced cracking in deep sea environment is hardly involved. This topic for the deep sea environment (Higher hydrostatic pressure), through experiment and theoretical analysis systematic research on corrosion electrochemical, hydrogen concentration and SCC of Marine equipment materials. Make sure the influence law and mechanism of SCC on deep sea environment. The coupling relationship between the deep sea environment, H and SCC are discussed by grasping the characteristic of high hydrostatic pressure to promote hydrogen into the sample. It provides theoretical support for the selection, design and safe service of deep-sea equipment.

海洋装备由浅海走向深蓝是推进和实施国家海洋战略的重要内容。金属材料应力腐蚀开裂(SCC)是威胁深海装备安全服役的重要因素，但是深海环境中的应力腐蚀及氢致开裂行为研究几乎无人涉及。本课题针对深海（高静水压力）这一特定环境，通过实验和理论分析对海洋装备材料的腐蚀电化学，氢浓度和SCC规律进行系统研究，明确深海环境对SCC的影响规律和机理。抓住高静水压力促进氢进入试样这一特点，探讨深海环境、H和SCC的耦合关系。为深海装备的选材，设计及安全服役提供理论支撑。

1 21 世纪是海洋的世纪，海洋装备、海洋工程由浅海走向深蓝是推进和实施 国家海洋战略的重要内容。随着深海资源的开发，深海军事装备的建造，海工装备用材料 长期在深海环境下工作，无法回避的是其在深海环境下的安全服役问题。因此， 阐明海工装备用材料在深海环境下服役失效的规律与机理成为新的热点。腐蚀 （电化学）和应力腐蚀往往是造成海工装备用金属材料失效的主要原因，因此阐明海洋工程材料在深海环境的腐蚀动力学规律、应力腐蚀开裂机理可为深海装备的选材，设计及安全服役提供理论支撑。本基金主要进行了海洋工程用钢腐蚀动力学行为的研究，发现深海静水压力均对X70钢的腐蚀行为产生影响，在腐蚀初期，静水压力促进了腐蚀过程中的电化学反应，导致静水压力促进腐蚀的发生；通过高压恒载荷实验研究了海工用钢在海洋环境下的应力腐蚀行为，发现静水压力的增加大大提高锚链钢的应力腐蚀敏感性，表明锚链在深海环境中应用，需更加谨慎。通过电化学氢渗透装置研究了低碳硅锰钢的氢渗透行为，阐明了微观结构及外界环境对海工材料氢扩散的影响，发现微合金元素 Cu 的添加，导致晶粒度的细化，大角度晶界占比更低，RA 含量更高，从而其氢扩散系数 更低，不利于氢扩散行为的发生。此外项目组成员还研究了氢对应力腐蚀行为的影响，发现静水压力的升高将促进氢在金属表面的吸附，促进更多的氢原子进入金属基体，导致应力腐蚀敏感性(塑性损失)随静水压力的增加而增加。项目研究结果对海洋工程材料在深海环境中的安全服役行为提供了理论指导以及可行的判断依据，有助于我国海洋工程的安全实施。