【摘 要】
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我国提出了“深海进入”、“深海探测”和“深海开发”的深海三步曲战略,这使得深海的研究与开发成为热点。走入深海的一个重要挑战是深潜装备材料面临着干湿交替、压力交变和温度交变等复杂耦合苛刻环境的作用,由于深海装备一般由异种金属组成,还承受着电偶腐蚀的巨大风险。因此,研究深海环境下深海装备材料的电偶腐蚀问题很有必要。本文选取深海装备典型材料980低合金钢、B10铜合金和2205双相不锈钢为对象,系统研究
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我国提出了“深海进入”、“深海探测”和“深海开发”的深海三步曲战略,这使得深海的研究与开发成为热点。走入深海的一个重要挑战是深潜装备材料面临着干湿交替、压力交变和温度交变等复杂耦合苛刻环境的作用,由于深海装备一般由异种金属组成,还承受着电偶腐蚀的巨大风险。因此,研究深海环境下深海装备材料的电偶腐蚀问题很有必要。本文选取深海装备典型材料980低合金钢、B10铜合金和2205双相不锈钢为对象,系统研究了深海环境因素（温度、氧含量和静水压力）对各自腐蚀行为的影响,并运用人工神经网络方法建立了深海环境下极化曲线的预测模型。通过数值模拟和实验方法研究了深海环境因素对复杂电偶腐蚀速率的影响。通过全因子试验设计方法得到不同环境下980低合金钢的极化行为,运用多项式拟合建立了自腐蚀电位和电流密度与深海环境因素之间的关系。研究结果表明:自腐蚀电位主要影响因素是温度,其次是氧含量,静水压力相对而言影响小,交互作用的影响几乎可以忽略。随着温度升高,氧含量降低,自腐蚀电位降低。自腐蚀电流密度主要影响因素是温度,其次是氧含量和静水压力,而且较大程度上受温度和氧含量交互作用的影响。随着氧含量增加,静水压力增加和温度增加,自腐蚀电流密度增加。以不同环境下得到的极化数据为基础,通过人过神经网络方法分别构建了深海环境下980低合金钢、B10铜合金和2205双相不锈钢的极化曲线预测模型,实验结果与预测结果符合地较好。提出了判断复杂电偶中间电位金属极化状态的判断方法,通过数值模拟的方法计算得到复杂电偶980/B10/2205的腐蚀速率,与实验结果吻合地较好,证明了数值模拟方法的可靠性。通过数值模拟方法得到了不同环境下的复杂电偶980/B10/2205的腐蚀速率,然后运用多项式拟合的方法建立了它与深海环境因素的关系式。模拟结果表明:平均电偶电流密度的影响因素从大到小依次是氧含量（34.00%）、温度（33.42%）和温度与氧含量的交互作用（32.58%）,静水压力几乎没有影响;随着温度升高,氧含量增加,平均电偶电流密度增加。运用数值模拟的方法研究了南海水深、阴阳极面积比和电偶排布顺序对复杂电偶腐蚀速率的影响。模拟和实验结果均表明随着海水深度增加,复杂电偶腐蚀速率呈现逐渐下降的趋势。不同深度下的复杂电偶平均电偶电流密度随着阴阳极面积比增加而快速增加;在海水深度和阴阳极面积比不变时,复杂电偶中自腐蚀电位高的金属面积占比越高,平均电偶电流密度越大;当阴阳极面积比一定时,虽然不同排布顺序下平均电偶电流密度相差不大,但是相对大小趋势相同,980低合金钢居中时,平均电偶电流密度最大,自腐蚀电位高的阴极金属居中时次之,自腐蚀电位低的阴极金属居中时,平均电偶电流密度最小。
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