深海是人類資源的寶藏、國(guó)家安全的前沿和未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐。深海資源開發(fā)以及深海領(lǐng)域的軍事競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，相關(guān)裝備的腐蝕問題成為制約深海開發(fā)戰(zhàn)略的關(guān)鍵之一。許多深海結(jié)構(gòu)如深海管線、錨泊系統(tǒng)、張力腿、套管等，由于結(jié)構(gòu)載荷、風(fēng)浪載荷、海流作用、殘余應(yīng)力等普遍存在局部拉應(yīng)力；極易引發(fā)應(yīng)力腐蝕而導(dǎo)致災(zāi)難性后果，嚴(yán)重威脅深海裝備的安全性和可靠性。
 

　　隨著海洋石油開采從近海向深海發(fā)展，海底管線的應(yīng)用越來越廣泛；其抗壓潰性、耐局部腐蝕性能也愈來愈重要。

　　在海水環(huán)境中最常見的腐蝕形態(tài)包括：均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、電偶腐蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕等。與表層海水相比，在深海環(huán)境下材料的腐蝕行為會(huì)發(fā)生顯著的變化。因此，深海工程及裝備在深海環(huán)境下的腐蝕失效具有與傳統(tǒng)材料腐蝕失效體系完全不同的特點(diǎn)和復(fù)雜性。

　　深海水環(huán)境含鹽量高、電阻率低、氧濃度低、壓力高和溫度低等導(dǎo)致腐蝕相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化。目前獲得的數(shù)據(jù)也證明材料在深海環(huán)境中腐蝕行為存在異常現(xiàn)象：如材料鈍性和活性的轉(zhuǎn)變，縫隙腐蝕的加速，應(yīng)力腐蝕、氫致開裂等局部腐蝕破壞規(guī)律明顯不同于淺海。但是，隨著海水深度加大，對(duì)于材料的腐蝕數(shù)據(jù)積累和表征方法研究的難度越大，目前世界上僅有少數(shù)國(guó)家開展了材料的深海實(shí)海腐蝕實(shí)驗(yàn)，取得了寶貴的腐蝕數(shù)據(jù)。

　　20世紀(jì)60年代，美國(guó)海軍在700-2000m太平洋海底投試了多種材料的應(yīng)力腐蝕樣品；發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)超高強(qiáng)度鋼、7系鋁合金等在深海環(huán)境中對(duì)SCC敏感；英國(guó)在上世紀(jì)70年代分別調(diào)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(fā)展新型的海洋和深海用高效長(zhǎng)壽命的新材料提供技術(shù)支持；印度國(guó)家海洋技術(shù)研究所在本世紀(jì)初，采用三階段的實(shí)海掛片方法研究了22種結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)也用于其深海工程材料的研制和發(fā)展。國(guó)際上在深海材料腐蝕規(guī)律研究方面已經(jīng)開展了一些初期工作，開始了解到不同深度海水環(huán)境對(duì)材料腐蝕行為的影響規(guī)律。

　　如此大規(guī)模的實(shí)海腐蝕數(shù)據(jù)為深海裝備的選材提供了依據(jù)。但對(duì)于我們理解材料在深海環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕規(guī)律及其電化學(xué)機(jī)制還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。而且在這40年里材料的發(fā)展日新月異，60年代投樣的材料早已不能覆蓋實(shí)際需求材料種類。
 

　　例如，美海軍潛艇的耐壓殼在60年代主要用的是Hy80,而現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了Hy130鋼，為屈服強(qiáng)度883MPa以上的韌性優(yōu)良的低碳調(diào)質(zhì)鋼；俄羅斯更是第一個(gè)用鈦合金制造了潛艇耐壓殼。隨著海底油氣資源的開發(fā)，海底管線的重要性也日益凸顯，管線鋼的抗壓潰性、耐局部腐蝕性能越來越重要；常用的海底管線鋼主要有X52、X60、X65、和X70,甚至連X80級(jí)別的海底管線鋼也開始應(yīng)用。探明這些新材料在深海水環(huán)境中服役時(shí)的耐腐蝕性能及其機(jī)制，尤其是應(yīng)力腐蝕行為和規(guī)律是解決深海水環(huán)境腐蝕防護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵。而近年來針對(duì)材料在深海環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕行為和規(guī)律的研究鮮有報(bào)道。
 

　　基于深海資源的開發(fā)，材料在深海環(huán)境下的腐蝕行為和規(guī)律的研究成為學(xué)科發(fā)展的前沿。但深海水環(huán)境與淺海環(huán)境不同，如含鹽量高、電阻率低、氧濃度低、壓力高和溫度低，從而深海工程及裝備在深海環(huán)境下的腐蝕失效具有與傳統(tǒng)材料腐蝕失效體系完全不同的特點(diǎn)和復(fù)雜性。因此，美國(guó)、前蘇聯(lián)、英國(guó)和印度等國(guó)家相繼在其鄰海開展了材料的深海腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)，取得了寶貴的數(shù)據(jù)。我國(guó)的深海腐蝕研究工作起步較晚，直到2008年才首次在中國(guó)南海海域進(jìn)行了深海腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置的投放工作。其中，在中船重工725所的協(xié)助下，李曉剛團(tuán)隊(duì)在南海500-1200m成功進(jìn)行了材料第一階段的投試工作，歷經(jīng)3年的試驗(yàn)周期將樣品成功取回。這是材料在中國(guó)南海深海環(huán)境中的首批腐蝕數(shù)據(jù)，對(duì)后續(xù)工作具有指導(dǎo)意義。

責(zé)任編輯：郭靜

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