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氢致开裂(HIC)是管线钢在含H2S介质中的主要失效形式之一,其与氢在钢中渗透、扩散和捕获有关。应力被认为是影响管线钢在酸性H2S介质中析氢及氢渗透的重要因素之一,特别是钢表面有硫化物膜时的影响规律及机理还不明确。本工作以MS X65管线钢为研究对象,探究了不同拉应力对硫化物腐蚀产物膜表面形貌、厚度、组成成分及离子选择性的影响,并结合氢渗透动力学参数研究了拉应力对MS X65管线钢硫化物膜下氢渗透行为的影响规律及机理;此外,还初步探索了交变载荷频率对阴极析氢及氢渗透行为的影响规律,为管线钢在复杂工况下的失效机理及防腐措施提供理论指导及数据支持。主要研究结果及进展如下:(1)MS X65管线钢在酸性H2S介质中的阴极析氢反应能被施加的弹或塑性恒应力促进,氢渗透通量J∞L和有效扩散系数Dapp都随着弹性恒应力的增加而增加,随塑性应力的施加而减小。阴极侧氢浓度c0在弹塑性区随应力的增加而增加。(2)MS X65管线钢表面有预制的硫化物膜时,析氢反应被弹性恒应力促进,被塑性恒应力抑制。有膜时的J∞L和Dapp随恒应力变化规律与无膜相同。阴极侧氢浓度c0随着弹性恒应力的增加而增加,但随着塑性恒应力的施加而降低。(3)MS X65管线钢表面硫化物膜对氢渗透的阻碍作用几乎不会随拉伸恒应力而变化,即单硫化物膜的氢渗透阻碍因子HPRF(film)几乎不变;总的氢渗透阻碍因子HPRF(stress-film)不是HPRF(stress)和HPRF(film)的简单加和,并且力和膜两种因素的交互作用导致HPRF(stress-film)随应力先降后增;拉应力对氢渗透的影响主要反映在拉应力对硫化物膜完整性的影响上。(4)MS X65管线钢在酸性H2S介质中的开路电位随交变载荷频率的增加而先升高后稳定,自腐蚀电流密度icorr随频率增加而先升高后稳定,且应力比R=0.4及应力比R=0.85时的临界交变频率分别为0.25Hz和1Hz。载荷频率由0.5Hz升至1.5Hz时,J∞L和c0均先升后降,有效扩散系数Dapp持续上升,这是阴极析氢反应与交变载荷对试样内部、表面及表面反应共同作用的结果。