隔水管是连接海上钻井平台和海底井口的通道,传统隔水管材料采用高强度钢。铝合金材料具有重量轻、比强度高、耐蚀性好、易于加工等优点,在石油钻探、海洋钻探、极地钻探、大陆深部科学钻探等领域发挥了重要作用。目前国外少数企业已经使用铝合金制成隔水管,并取得了良好的应用效果。隔水管在海洋中受到海水的腐蚀,同时受到涡激振动(Vortex-Induced Vibration)产生的疲劳作用,因此隔水管是海洋钻井中重要而又脆弱的部分。国内对于铝合金隔水管材料的腐蚀疲劳性能的研究较少,因此有必要对其展开研究,为工业生产提供数据支持。本文通过改变温度、PH值、盐度三个因素,模拟铝合金隔水管在不同海域、不同深度的工作环境,选择具有代表性的参数通过正交试验法测试7075和2024铝合金隔水管材料的动电位极化曲线,对极化曲线进行Tafel拟合,获得相应的腐蚀电流密度和腐蚀电位,计算出平均年腐蚀深度,对比两种材料的腐蚀速率和腐蚀敏感性,并得出对两种材料耐腐蚀能力影响最大的参数组合。将7075和2024铝合金在这种环境中进行预腐蚀,测试出疲劳性能后进行对比,并观察分析断口,使用扫描电镜观察腐蚀形貌,了解两种材料的腐蚀机理。研究表明,在温度为20℃至50℃,PH值为7至9,盐度为3%至4%之间的模拟海水环境中,7075和2024铝合金的耐腐蚀腐蚀性能整体变化趋势是随着三种因素参数的增长,腐蚀速率随之增大,腐蚀程度随之加重。温度对于两种铝合金的腐蚀速率影响较大,PH值对于两种铝合金的腐蚀程度影响较大。2024铝合金耐腐蚀性能优于7075铝合金。两种材料耐腐蚀性能差异的原因是组成成分的不同,2024中铜元素的含量较高,使材料整体电位上升,提高其耐腐蚀性能;7075中含有镁、锌元素较高,使材料整体电位下降,造成7075耐腐蚀能力不及2024.7075铝合金和2024铝合金静腐蚀后使用扫描电镜观察腐蚀形貌。7075铝合金主要腐蚀形式是均匀腐蚀、剥落腐蚀和点蚀;2024铝合金主要腐蚀形式是均匀腐蚀和点蚀。从腐蚀形貌观察,2024铝合金耐腐蚀性强于7075铝合金。将7075铝合金和2024铝合金在模拟海水溶液中预腐蚀后测试其疲劳性能。实验结果表明,预腐蚀后两种铝合金材料的疲劳性能均有所下降,7075和2024铝合金的疲劳寿命分别为8463661次和9637086次。预腐蚀后2024铝合金疲劳性能优于7075铝合金。在扫描电镜观察下,预腐蚀后断口的疲劳源区萌生出多条疲劳裂纹,其产生原因是预腐蚀后的材料表面出现缺陷,在循环载荷作用下缺陷处应力集中,裂纹扩展,最终造成疲劳断裂。由实验结果整体分析,2024铝合金的耐腐蚀性能和抗疲劳性能优于7075铝合金,更适合作为深水钻井铝合金隔水管材料。