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本文围绕研究E690钢及其焊接接头在模拟海水中的应力腐蚀开裂(SCC)行为及机理展开。通过慢应变速率拉伸和循环加载实验,对比研究了 E690钢及其焊接接头SCC和裂纹扩展行为;为了细化研究焊接接头的SCC行为,通过热模拟获得热影响区中单一组织,随后对比研究了 E690钢基体和热模拟组织的SCC敏感性和裂纹扩展行为;在上述研究结果的基础上,进一步对比研究了阴极电位下E690钢及热模拟组织的SCC和裂纹扩展行为;探讨了 pH值对E690钢SCC裂纹扩展行为的影响;最后分析了塑性形变对E690钢SCC和裂纹扩展行为的影响。最终得到以下研究结果:(1)模拟海水中,E690钢真实焊接接头腐蚀电流密度和SCC敏感性高于基体。E690钢焊接接头SCC裂纹扩展速率高于基体,基体的轧制方向影响裂纹扩展速率。在E690钢SCC裂纹扩展过程中,裂纹尖端溶液发生酸化和Cl-浓聚的现象,裂纹尖端溶液pH值为4.1,Cl-浓度为3.8 mol/L。SCC裂纹扩展模式为穿晶扩展,其裂纹扩展行为主要受氢致开裂机制控制。(2)E690钢基体和3种热模拟组织在模拟海水中SCC敏感性和裂纹扩展速率各不相同。E690钢基体和3种热模拟组织的SCC敏感性不同,粗晶组织的SCC敏感性最高,细晶组织的SCC敏感性最低。在SCC裂纹扩展过程中,3种热模拟组织的裂纹尖端均发生酸化和Cl-浓聚,其pH值和Cl-浓度同E690钢基体几乎相同,热模拟组织裂纹扩展速率高于基体。其中,随着晶粒尺寸的减小,SCC裂纹扩展断裂模式逐渐转为沿晶和穿晶断裂的混合模式。(3)随着阴极电位的负移,E690钢基体和3种热模拟组织在模拟海水中SCC敏感性及其变化规律不相同。当阴极电位负移到-750mV时,基体和热模拟组织SCC敏感性均升高;随着阴极电位负移到-850mV时,金属表面阳极溶解被抑制,基体SCC敏感性降低,但热模拟组织SCC敏感性继续增加;随着阴极电位负移到-950mV及以下时,氢致开裂行为被促进,基体和热模拟组织的SCC敏感性均增加,其中热模拟组织SCC敏感性高于E690钢基体。造成这一现象的主要原因是由于热模拟组织氢脆敏感性高于基体。(4)随着阴极电位的负移,E690钢基体和粗晶组织在模拟海水中SCC裂纹扩展速率变化规律相同。随着阴极电位的负移,裂纹尖端的pH值逐渐增加;E690钢基体和粗晶组织裂纹扩展速率先降低后增加,在-750mV时裂纹扩展速率最低;粗晶组织的裂纹扩展速率始终高于E690钢基体。阴极电位下,E690钢基体和粗晶组织裂纹扩展行为受氢致开裂机制控制。(5)模拟海水pH值的变化影响E690钢的SCC裂纹扩展速率和裂纹尖端pH值。模拟海水pH值从8.2降低到4.0的过程中,SCC裂纹缝隙外部的开路电位逐渐下降,尖端pH值逐渐升高至4.5,裂纹扩展速率减慢;当模拟海水pH值从4.0下降到3.0时,SCC裂纹外部的开路电位升高,裂纹尖端pH值降低到3.6,SCC裂纹扩展速率加快。实际上,裂纹尖端pH值和SCC裂纹扩展速率受裂纹外部开路电位值影响。(6)SCC裂纹扩展过程中,裂纹尖端动态应变是造成裂纹尖端发生酸化,特别是在阴极电位下裂尖酸化的主要原因。在模拟裂纹尖端溶液中,随着塑性形变量的增加,E690钢中氢浓度增加,导致氢致开裂被促进,SCC敏感性增加。因此,裂纹尖端位错堆积和氢聚集,是导致SCC裂纹扩展的主要原因。