电偶腐蚀是海洋结构工程中的常见的腐蚀行为之一,由于异种金属间的腐蚀电位差,电偶腐蚀体系中的阳极往往会产生较为严重的腐蚀行为。然而目前在船用低合金钢和不锈钢多种金属电偶腐蚀体系的认识尚不充分,使得不锈钢在实际工程应用中存在腐蚀破坏风险。探究不锈钢和船体钢在不同电偶腐蚀体系中的腐蚀行为和规律,对工程应用和防护手段的选择有极为积极的作用。本文采用全浸腐蚀实验和电化学实验对不锈钢的自腐蚀行为进行了评价,同时开展了两种双金属电偶腐蚀体系,探究了面积比对电偶腐蚀体系的影响,最后采用COMSOL Mutiphysics软件对三金属的复杂电偶腐蚀体系进行了模拟,计算了电极顺序和电极面积比对腐蚀速率的影响。本文为研究不锈钢在实际工程中的应用提供了理论依据,并对多金属电偶腐蚀体系研究进行了探索。本文选择了一种新型的奥氏体不锈钢和907A、921A这两种常见船体钢作为研究对象,利用多种物理及电化学测试手段,首先对三种金属自腐蚀行为进行研究。结果表明不锈钢的自腐蚀电位稳定于-120 m V左右,船体钢的自腐蚀电位约为-700 m V左右。采用金相显微镜观察了不锈钢的组织,发现不锈钢的主要组织为孪晶奥氏体,间有弥散分布的点状析出,金相组织中的晶粒尺寸较小,直径约为10μm～20μm。采用X射线光谱仪对不锈钢进行化学成分定量分析,发现不锈钢Cr元素和Ni元素含量较高,而C元素含量较低,从而具有良好的耐晶间腐蚀性,通过结合晶粒尺寸,可以发现该不锈钢具有极佳的耐蚀性特征。采用全浸腐蚀试验并用三维视频显微镜观察,发现该不锈钢在海水中浸泡50天后表面形貌无明显变化,腐蚀失重几乎为0,不锈钢的钝化行为有效阻碍了腐蚀行为的产生与扩展。开展电化学相关试验,结果表明不锈钢钝化电流范围约为1～2×10-5 A/cm~2,击穿电位约1.2 V,点蚀破裂电位Eb为1.3489 V,点蚀保护电位Ep为0.958 V,表面阻抗模值极大,并在3天后维持不变,表现出极佳的耐蚀性能。通过开展不锈钢与船体钢的双金属电偶腐蚀实验,探讨了面积比对两组偶合体系的影响。首先开展电化学实验作为预实验,发现船体钢与不锈钢有较大腐蚀电位差,而不锈钢阴极区较大的极化率使得电偶电位更加趋近船体钢的腐蚀电位。之后分别针对不锈钢/907A和不锈钢/921A两种偶合体系开展电偶腐蚀实验,发现不锈钢为阴极、船体钢为阳极,而随着船体钢面积的增加,即阴阳极面积比的降低,电偶电位和阳极电偶电流密度均有明显降低。采用全浸腐蚀实验并结合形貌观察,发现船体钢作阳极时的腐蚀速率明显高于自腐蚀时的腐蚀速率,且随着阴阳极面积比的降低,阳极腐蚀速率明显降低,阳极表面的蚀坑分布也略有稀疏,而不锈钢作为阴极仍旧未有明显的腐蚀现象的发生。根据已获得的极化曲线信息,采用COMSOL Mutiphysics软件对三种金属耦合的复杂电偶腐蚀体系进行模拟,以探究电极顺序和电极面积比对电偶腐蚀体系的影响。仿真结果发现,在三金属电偶腐蚀体系中,腐蚀电位最负的907A恒为阳极,腐蚀电位最正的不锈钢恒为阴极,而腐蚀电位居中的921A的阴阳极取向由电极顺序和电极面积比的变化共同决定。电极顺序影响921A阴阳极转换分界线的位置,而电极面积比直接决定921A的阴阳极取向。进一步的计算发现,当两种船体钢的面积比不锈钢的面积低一个数量级时,船体钢的平均腐蚀速率可达到30 mm/a,然而当三种金属的面积相差不大或不锈钢面积较小时,船体钢的最大平均腐蚀速率低于5 mm/a。