海上浮动堆拥有巨大的发展潜力,有望成为海上资源勘探开采平台,海洋舰艇等的主要能源供给。我国已经将发展海上浮动堆纳入“十三五”规划。奥氏体不锈钢304,316和321为核电领域,石油化工领域的常用材料,其强度较高,耐腐蚀性能较好,具有良好的加工性能,有望成为海上浮动堆的结构材料。当设备在海洋环境下运行时,一方面可能直接与海水直接接触或者含氯蒸汽入侵至设备周围环境,使设备结构材料处于高浓氯离子环境,另一方面其可能会承受海水的拍击作用或者材料本身的周期性振荡作用。应力与腐蚀介质的共同作用下,使得结构材料极易发生腐蚀疲劳失效事故。本文以直流电压降法为核心测试方法,研究了304不锈钢在海水中的腐蚀疲劳裂纹萌生行为和304,316以及321不锈钢在海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为,从而对其耐海水腐蚀疲劳性能做出评估。在腐蚀疲劳裂纹萌生的研究中,对304不锈钢在海水中不同应力水平下的裂纹萌生曲线进行测量,对其裂纹扩展路径,断面形貌进行了微观表征,以及对点蚀坑成长和短裂纹扩展进行建模计算。研究发现,应力水平对腐蚀疲劳裂纹萌生寿命具有很大影响,且腐蚀作用对裂纹萌生寿命的作用随着应力水平的变化而改变。总体上讲,当应力水平下降时,材料具有更高的裂纹萌生寿命。微观形貌表明304在常温海水中腐蚀疲劳裂纹萌生机理可以用点蚀-应力集中模型来解释。点蚀坑成长阶段的计算具有较大的误差,主要是由于对点蚀坑的尺寸和数量的模型不够精细。短裂纹扩展阶段的计算的准确度较高,得到短裂纹寿命公式为N_{c f}=3.11×10_Cen^{10 1}(?σ_eqv^1.38-74.02^1.38)^-2。在腐蚀疲劳裂纹扩展的研究中,对三种奥氏体不锈钢304,316和321在不同载荷参数,环境介质和温度下进行了裂纹扩展速率的测量。结果表明,在常温海水环境中,三种奥氏体不锈钢304,316和321的疲劳性能有不同程度的下降,表现在裂纹扩展速率的提高,这是因为海水环境中的氢脆作用促进了裂纹的扩展,而不同材料由于成分和组织的差别导致对腐蚀疲劳裂纹扩展的抗性不同,321耐海水腐蚀疲劳的性能高于304和316。载荷比,加载频率和应力强度因子等载荷参数对裂纹尖端区域的腐蚀反应有重要影响,这种力-化学的耦合作用决定了裂纹扩展的快慢。Paris疲劳模型对常温海水中奥氏体不锈钢304,316和321具有很高的适用性,对参数拟合可以预测得到疲劳裂纹稳态扩展区的裂纹扩展速率。