阴极极化对海水中907钢氢脆敏感性影响研究
高强钢因其具有优异的性能广泛应用于飞机、船舶、海洋构筑物等行业。随着强度的增加，高强钢的氢脆敏感性增加。为了抑制高强钢在海水中的腐蚀，通常采用阴极保护技术，阴极保护电位过负，促使氢在金属表面生成，容易引起高强钢的氢脆断裂问题。随着我国海洋战略的实施，高强钢的使用越来越多，阴极保护导致高强钢氢脆问题日益突出。通常高强钢的腐蚀控制采用涂层加阴极保护的联合保护技术，研究阴极极化对带涂层907钢氢脆敏感性影响有重要的实际意义。因此有必要研究阴极极化对高强钢氢脆敏感性影响，从而为特定高强钢.环境体系确定合适的阴极保护准则。
本文以907钢为研究对象，采用慢应变速率拉伸实验技术，以延伸率、断裂能、氢脆系数作为评价指标，研究了不同极化电位907裸钢、907涂层钢氢脆敏感性变化规律；应用电化学测试技术，并结合三维视频和扫描电子显微镜断口形貌观察结果，分析不同极化电位下907钢的断裂机理。在阴极极化对907裸钢、完好涂层、5％涂层破损907钢氢脆敏感性影响研究基础上，比较了阴极极化对海水中907裸钢、完好涂层、5％涂层破损907钢氢脆敏感性影响，分析阴极极化、涂层对907钢氢脆敏感性协同作用。
阴极极化对907裸钢氢脆敏感性影响研究结果表明：作为表征氢脆敏感性指标的断裂时间、延伸率、断裂能，随阴极极化电位负移逐渐减小，氢脆系数逐渐增加，氢脆敏感性增强。抗拉强度、屈服强度、断裂强度随极化电位变化呈不规律性变化，与氢脆敏感性无相关性。拉伸过程每个变形阶段，随极化电位负移，极化电阻减小，-1.01V时减小最明显，阴极保护电流迅速增加。综合氢脆评价指标变化和电化学测试结果：Ecorr～-0.91V的极化电位区间，氢脆系数很小，低于氢脆危险区，907钢断裂为以微孔聚集型为主的韧性断裂。-1.01V，氢脆系数接近氢脆危险区，已经出现脆性解理断裂特征。-1.06V时，氢脆系数进入氢脆危险区，主要为脆性断裂。
阴极极化对907涂层钢氢脆敏感性影响研究结果表明：随极化电位负移，氢脆系数增加，氢脆敏感性逐渐增强。极化电位负移，完好涂层试样表面涂层破裂需要时间缩短，氢脆系数增加，氢脆敏感性逐渐增强。完好涂层907钢-0.91V时，氢脆系数略有增加，断口微观形貌出现脆性断裂特征；-0.96V时，极化电阻减小最明显，阴极保护电流迅速增加，氢脆系数迅速增加，进入氢脆危险区，断口形貌70％为脆性断裂特征，该条件下发生以解理为主的氢脆。随极化电位负移，5％涂层破损907钢氢脆敏感性增强，-1.01V氢脆系数进入氢脆危险区。
对比分析阴极极化对907裸钢、完好涂层和5％涂层破损907钢氢脆敏感性影响发现：907裸钢和涂层钢氢脆敏感性随阴极极化电位负移增强，恒电位拉伸过程极化电流逐渐增大。-0.91～-1.11V范围内，同一电位极化时，完好涂层和5％涂层破损907钢极化电流都小于裸钢，氢脆系数都显著高于裸钢。阴极极化对907涂层钢氢脆敏感性影响显著大于对907裸钢的影响。907涂层钢较易发生氢脆断裂，可能因为涂层破裂处应力集中，并且涂层完好部分阻碍氢向外扩散，从而加速氢在局部区域集中，金属中氢浓度迅速达到临界值，从而很快导致裂纹孕育、扩展，直至断裂。
阴极极化;907钢;氢脆敏感性;抗拉强度;韧性断裂
中国海洋大学
硕士
海洋化学
张桂玲;闫永贵
2009
中文
O646.54;P734.33
66
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）