模擬深海環(huán)境10CrSiNiCu鋼腐蝕及氫損傷行為研究.pdf

1、深海中的礦藏資源貯量極為豐富，深海資源的開發(fā)利用有著廣闊的發(fā)展空間，深海資源開發(fā)需要工程構(gòu)件能長時間、安全地服役在深海環(huán)境下。但與淺海相比，深海環(huán)境具有其獨特的環(huán)境特性，這種服役環(huán)境的變化使得淺海環(huán)境下具有優(yōu)良綜合性能的材料往往在深海環(huán)境中的耐蝕性及力學性能會發(fā)生顯著的變化。
　　本文利用自制的深海應(yīng)力腐蝕與氫滲透實驗裝置，對10CrSiNiCu低合金高強鋼在模擬深海環(huán)境中的氫滲透信號、極化曲線、電化學阻抗譜和腐蝕失重進行了測試表

2、征，主要研究了模擬深海靜水壓力、靜水壓力與外加拉應(yīng)力載荷協(xié)同作用對10CrSiNiCu鋼腐蝕行為、陰極析氫行為及力學性能損傷的影響及其機理。并結(jié)合微觀表面形貌觀察、斷裂力學實驗等分析手段，提出了一種利用電化學阻抗譜低頻端感抗檢測氫在金屬表面吸附能力的測試方法。研究結(jié)果表明：
　　隨著靜水壓力的增大，10CrSiNiCu鋼的腐蝕速度逐漸下降，鋼表面吸附氫原子濃度明顯下降，鋼的力學性能損失也逐漸減小，表明高靜水壓力抑制了10CrSiN

3、iCu低合金高強鋼的腐蝕和滲氫行為。這是因為高靜水壓力抑制了吸附氫原子/氫氣分子在表面的擴散能力，使得陰極析氫過程中產(chǎn)生的氫原子或脫附過程中產(chǎn)生的氫氣分子束縛在陰極表面的活性點上，阻止了后續(xù)溶液中氫離子在這些活性點上的陰極析氫過程，導致陰極反應(yīng)受到抑制，鋼的腐蝕反應(yīng)速度下降，氫原子濃度下降。
　　靜水壓力與載荷拉應(yīng)力協(xié)同作用下，載荷拉應(yīng)力促進了10CrSiNiCu低合金高強鋼的滲氫行為，鋼表面吸附氫原子濃度隨著外加拉應(yīng)力的增加而升

4、高，氫在金屬內(nèi)部的擴散能力也明顯提高了。擴散能力的提高是由外應(yīng)力導致的金屬內(nèi)部空位、夾雜等缺陷的變化所引起的，而表面氫原子濃度的提高不是由材料表面電化學腐蝕速度的下降所主導，而是由拉應(yīng)力引發(fā)的金屬表面狀態(tài)、表面能變化所引起的。
　　通過對電化學阻抗譜低頻端感抗弧、充氫端表面氫原子濃度以及接觸角數(shù)值變化規(guī)律的分析，發(fā)現(xiàn) EIS能夠用來評定 H+ads在金屬表面的吸附能力，并且其與材料的氫滲透行為具有一定的對應(yīng)關(guān)系。這為進一步深入研究