陰極極化對590高強鋼及其焊接件氫脆敏感性影響的研究.pdf

1、590高強鋼因其具有較高的強度和良好的焊接性能而廣泛應(yīng)用于海洋工程和船舶等領(lǐng)域。590高強鋼在使用過程中，為了抑制在海水中的腐蝕，通常需要對其施加陰極保護，但當陰極保護應(yīng)用不當、保護電位過負時，容易造成氫在金屬表面析出，當氫擴散進入材料內(nèi)部時，可能引發(fā)材料氫脆甚至發(fā)生氫致斷裂，因此研究590高強鋼在海水環(huán)境下的氫脆敏感性尤為重要。本文通過采用失重實驗、慢應(yīng)變速率實驗、滲氫實驗、電化學(xué)和表面分析手段研究了590高強鋼在海水中不同陰極極化電

2、位下的電化學(xué)性能以及氫擴散系數(shù)，并以延伸率和氫脆系數(shù)作為評價指標研究了590高強鋼焊接件（埋弧焊、手工焊、以氬氣為保護氣體的氣保焊）在海水環(huán)境中的氫脆敏感性。
　　陰極極化下的590高強鋼在海水環(huán)境中的電化學(xué)性能研究結(jié)果表明:陰極極化電位為-0.85V～-1.1V時，試樣表面會生成一層白色保護膜;隨著極化電位的負移（Ecorr-0.95V），白色保護膜就越致密、越穩(wěn)定。由于保護膜的存在，使得590高強鋼的白腐蝕電位發(fā)生負移，陰極極

3、化電流密度減小，進而有效地抑制590高強鋼在海水中的腐蝕。滲氫試驗結(jié)果表明:隨著陰極極化電位的負移，590高強鋼的滲氫電流密度增大，而氫在590高強鋼中的擴散系數(shù)隨著陰極極化電位的變化較小，均為2.8×10-6mm2/s左右。
　　通過測試590高強鋼在不同陰極保護電位下的保護度和氫脆系數(shù)確定了其在海水中的合理陰極保護電位范圍:隨著陰極保護電位的負移，590高強鋼的腐蝕速率降低，保護度逐漸增大，當保護電位為-0.758V時，保護度

4、達到90％，因此確定590高強鋼在天然海水中的最正陰極保護電位為-0.758V;隨著陰極保護電位的負移，590高強鋼的氫脆系數(shù)和氫脆敏感性均升高、延伸率和斷面收縮率均降低，當保護電位為-0.945V時，590高強鋼的氫脆系數(shù)達25％，達到了可能發(fā)生氫脆的危險區(qū)，結(jié)合斷口形貌分析得出此時試樣出現(xiàn)脆性斷裂特征，由此確定590高強鋼的最負保護電位為-0.945V。
　　590高強鋼焊接件在海水中不同極化電位下的氫脆敏感性研究表明:590