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(xué)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(qiáng)鋼在模擬深海環(huán)境中的氫滲透信號、極化曲線、電化學(xué)阻抗譜和腐蝕失重進(jìn)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(xué)性能損傷的影響及其機(jī)理。并結(jié)合微觀表面形貌觀察、斷裂力學(xué)實驗等分析手段，提出了一種利用電化學(xué)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(xué)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(qiáng)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(kuò)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(dǎo)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(jìn)了10CrSiNiCu低合金高強(qiáng)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(kuò)散能力也明顯提高了。擴(kuò)散能力的提高是由外應(yīng)力導(dǎo)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(xué)腐蝕速度的下降所主導(dǎo)，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(xué)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(jìn)一步深入研究