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钻井隔水管在深海环境中的失效主要表现为海水的腐蚀因素和海流的力学因素综合作用下的腐蚀疲劳失效。为增强隔水管耐海水腐蚀疲劳的性能,提高隔水管的使用寿命,一般选用高强度管线钢制造隔水管,并对其进行一定的腐蚀防护。针对深海钻井隔水管的失效形式,本课题自行设计制作了一台悬臂梁往复弯曲腐蚀疲劳试验机,用以模拟隔水管在深海环境中的实际工况条件。该试验机由机械系统、电机控制系统、温度控制系统以及计数装置组成,能稳定运行并能准确记录试样的腐蚀疲劳寿命。课题选用X80管线钢作为研究对象,以3.5%的NaCl溶液作为腐蚀介质,利用自制的腐蚀疲劳试验机分别对X80裸钢和铝涂层包覆钢进行高应力(360MPa)和低应力(140MPa)下的腐蚀疲劳试验,采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针等分析手段对实验数据进行观察分析。试验结果表明:随着应力幅的降低,裸钢和涂层包覆钢试样的腐蚀疲劳寿命均有大幅度提高;在髙应力条件下,试样的腐蚀疲劳裂纹的萌生位置与腐蚀坑的关系不大,说明腐蚀因素起的作用较小,而在低应力作用下,腐蚀疲劳裂纹明显萌生于腐蚀坑,说明腐蚀因素起的作用较大;在两种应力条件下,铝涂层的存在均能够显著提高X80钢试样的腐蚀疲劳寿命。本文利用透射电镜对X80裸钢的腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展机理进行了分析研究。研究结果表明,试样表面腐蚀疲劳裂纹的萌生和断口上二次裂纹的出现均与裂尖晶粒的往复滑移有关,腐蚀介质的存在使得X80裸钢裂尖的滑移多为不可逆滑移,从而导致了损伤的积累,加速了腐蚀疲劳裂纹的萌生与扩展;铝涂层的阴极保护作用降低了腐蚀介质对裂尖滑移的影响,使得试样裂尖的滑移多为可逆滑移,疲劳损伤不易积累,故铝涂层能显著提高试样的腐蚀疲劳寿命。