摘要

利用高溫高壓反應釜，采用失重、電化學實驗和慢應變拉伸方法，結合X射線衍射 (XRD) 、掃描電子顯微鏡 (SEM) 和能量散射X射線譜 (EDS) 等手段研究了0~3 MPa靜水壓力對X70鋼在模擬海洋環境中的腐蝕行為的影響。結果表明：靜水壓力在0~2 MPa范圍內，X70鋼的腐蝕形態表現為局部腐蝕，腐蝕產物主要成分為FeOOH。靜水壓力為3 MPa時，腐蝕形態傾向于均勻腐蝕，腐蝕產物除FeOOH外，還出現少量的Fe3O4。隨著靜水壓力的增加，X70鋼的腐蝕速率先增加后減小，在2 MPa時達到最大。靜水壓力在0~2 MPa范圍內，X70鋼SCC敏感性隨著壓力增加而增加；繼續增加到3 MPa時，SCC敏感性有降低的趨勢。X70鋼在模擬海洋環境溶液中應力腐蝕開裂敏感性取決于金屬表面點蝕的狀況，而不一定正相關于靜水壓力。隨靜水壓力的增加，X70鋼表面的陽極溶解被促進，同時也促進更多的氫原子進入鋼中，其應力腐蝕開裂機制是由陽極溶解和氫致開裂共同控制的混合機制。

關鍵詞： X70鋼 ; 海洋環境 ; 靜水壓力 ; 電化學行為 ; 應力腐蝕開裂

隨著能源需求的激增和陸地資源日趨枯竭，海洋油氣開發已經成為國家戰略項目。海底油氣管線是海洋油氣集輸的關鍵設備之一，其可靠性和完整性關系海洋石油工程的安全運行和生態環境的質量[1]。X70鋼是一種低合金鋼，由于其強度高，韌性好，從而成為石油和天然氣經濟、安全、不間斷長距離輸送的重要材料之一[2,3]。然而，海底油氣輸送服役期長，檢測和維護難度高[4]，一旦防護層失效或破損，金屬基體將長期暴露在海水環境當中，極易引發泄漏和開裂而導致災難性后果[5]，嚴重威脅海底管線的安全性和可靠性。2010年墨西哥灣和2011年渤海灣的漏油事件造成的海洋危機已經給人們敲響了警鐘。

海洋環境具有多元性、復雜性和可變性。海水的靜水壓力、含氧量、溫度、光照、pH、含鹽量、海水流速和海洋生物污損等均會影響海底管道的完整性[6]。其中，靜水壓力隨水深的變化最為明顯，壓力對材料性能的影響也最為突出[7]。為研究靜水壓力對材料腐蝕行為的影響，各國學者針對不同材料開展了現場和實驗室的相關研究。Bhosle等[8]在阿拉伯海3個測試站點以不同深度 (0~100 m) 對低碳鋼進行了現場投樣實驗。結果表明，在海洋環境下，低碳鋼的腐蝕速率隨海水深度增加而減小，且腐蝕程度與海水溫度、溶解氧呈正相關，與腐蝕產物中的有機碳和水溶性碳水化合物呈逆相關。Fozan等[9]在實驗室采用浸泡試驗，研究了海水水位對不同合金 (G1010碳鋼、1020碳鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼和銅鎳等) 腐蝕行為的影響。研究[9]表明，碳鋼的腐蝕速率在海水、部分浸沒以及完全浸沒3個海水區均最高。銅鎳合金625在所有3個位置的腐蝕速率最低，并且在部分浸沒區觀察到所有研究合金最嚴重腐蝕情況；隨著銅鎳合金中鎳含量的增加，材料抗腐蝕能力增強。Beccaria等[10-14]研究了靜水壓力對純鎳、不銹鋼和鋁合金腐蝕行為的影響。結果表明：增加靜水壓力會增加純鎳在0.58 mol/L的NaCl溶液中的腐蝕速率和點蝕敏感性，但會降低純鎳在海水中的腐蝕速度和點蝕敏感性。這是由于在這兩種溶液中形成的鎳的腐蝕產物膜具有本質的區別，在0.58 mol/L NaCl溶液中形成了鎳的氧化物和氫氧化物，而在海水中形成了鎳的氧化物、氫氧化物和Ni-Mg碳酸鹽。當靜水壓力增加時，鎳的氧化物會轉變成可溶的氯氧化物從而促進點蝕的形成，而腐蝕產物膜中的Ni-Mg碳酸鹽會增加膜的覆蓋能力和抗點蝕能力。楊延格等[15,16]采用掃描電鏡 (SEM) 和有限元分析 (FEA) 研究了Ni-Cr-Mo-V高強度鋼在不同靜水壓力下的腐蝕行為。結果表明，Ni-Cr-Mo-V高強度鋼的腐蝕坑源于鋼中的夾雜物 (Al2O3和MnS)，隨著靜水壓力的增加，平行于鋼表面的凹坑擴展速率增大，相鄰凹坑合并速率加快，高靜水壓力下腐蝕是電化學腐蝕與彈性應力相互作用的結果。劉斌等[17]研究了靜水壓力對Ni表面鈍化膜生長和點蝕行為的影響，表明在高靜水壓力作用下，Ni表面形成鈍化膜的能力變弱，而點蝕敏感性提高。Yang等[18]研究了靜水壓力對兩種低合金鋼腐蝕行為的影響，表明深海靜水壓力加速了低合金鋼的陽極溶解速率。Sun等[19]研究了靜水壓力對低合金鋼在模擬海洋環境的腐蝕影響。結果表明，在整個浸泡過程中，在浸泡初始階段 (前5 d)，3.5 MPa靜水壓力時的腐蝕速率明顯高于0.1 MPa時的，隨后兩種壓力之間無明顯差異；15 d后，3.5 MPa時的腐蝕速率僅略高于0.1 MPa時的腐蝕速率，這可能與高壓下Cl-吸附的增強有關。Sun等[20]還表明Al-Zn-In-Mg-Ti合金在深海中的腐蝕速度加快，這主要是由于陰極過程的加速；Al-Zn-In-Mg-Ti合金犧牲陽極在深海中的效率急劇下降，這與重量損失和放電容量的增加有關。當在深海中對同一受保護鋼進行陰極保護時，至少需要22%以上的Al-Zn-In-Mg-Ti犧牲陽極才能達到與淺海中相同的設計使用壽命。

盡管上述工作涉及了鈍性材料、活性溶解材料以及犧牲陽極材料深海腐蝕行為的研究內容[23]。但是，研究靜水壓力對材料應力腐蝕行為的鮮有報道，尚不能滿足對深海環境材料應力腐蝕規律和電化學反應機制的探索。研究[22,23]表明，高強鋼在深海環境中應力腐蝕開裂 (SCC) 敏感性較高；靜水壓力的增加提高了Cl-活性以及Cl-滲透到鈍化膜、氧化物，導致坑起始點的形成，金屬的SCC敏感性增加。然而受制于高壓環境下電化學及應力腐蝕實驗設備，相關研究還鮮有報道。2018年我國南海氣田海域完成195 km的海底管線鋪設，是我國迄今為止自主鋪設的最長海底管線，作業水深3000 m[24]。因此研究靜水壓力對海洋油氣管道腐蝕性行為的影響機理具有重要的理論及實際意義。

1 實驗方法

實驗材料為X70鋼，其化學成分 (質量分數，%) 為：C 0.045，Si 0.26，Mn 1.48，S 0.001，P 0.017，Cr 0.031，Ni 0.16，Mo 0.23，Nb 0.033，Cu 0.21，Fe余量。X70鋼金相組織如圖1所示，由針狀鐵素體和珠光體組成。線切割電化學實驗試樣尺寸為Φ3 mm×10 mm；浸泡實驗試樣尺寸為10 mm×50 mm×3 mm；慢應變速率拉伸實驗 (SSRT) 試樣尺寸如圖2所示。實驗前將試樣編號并將試樣測試區域表面用水砂紙從80#打磨至2000#，然后用丙酮去掉表面的油污，用去離子水清洗后吹風機吹干待用。

圖1   X70鋼的顯微組織圖

圖2   慢應變速率拉伸實驗試樣示意圖

用NaCl分析純和去離子水配置濃度為3.5% (質量分數) 的NaCl模擬海水溶液，實驗前向腐蝕介質通入高純N2除氧至溶液中含氧量為2 mg/L。浸泡實驗在高溫高壓磁力反應釜內進行，高壓釜內共放入4個平行試件，實驗時間為7 d (168 h)。實驗中靜水壓力分別為0、1、2和3 MPa，溫度為室溫。實驗結束后取出試樣，其中3個試樣清除腐蝕產物后進行失重測量，剩余1個用SU-8010型掃描電子顯微鏡 (SEM) 進行腐蝕形貌觀察，并對對腐蝕產物進行X射線衍射 (XRD，D8 Advance) 和能量散射X射線譜 (EDS) 分析。失重測試采用BSA224S電子天平對腐蝕前后的試樣進行測量，3個試樣測量得出的數據取平均值，再利用如下公式計算不同條件下的腐蝕速率：

式中，Va為平均腐蝕速率 (mm/a)，ΔW為質量損失 (g)，S為試樣的腐蝕面積 (cm2)，t為腐蝕時間 (h)。

電化學測試在動態電化學腐蝕實驗釜中進行。采用三電極體系，工作電極為X70鋼，輔助電極為Pt電極，參比電極是外置Ag/AgCl電極。實驗的靜水壓力與浸泡實驗相同，溫度為室溫。測試在CHI660C電化學工作站上完成。動電位極化掃描范圍為-1.0~0.5 V，掃描速率為0.667 mV/s。電化學阻抗譜 (EIS) 測量頻率范圍為105~10-1 Hz，交流激勵信號為10 mV，測試結果采用ZSimpWin軟件進行擬合。本文實驗所有電位均相對于參比電極電位 (SCE)。

慢應變速率拉伸實驗 (SSRT) 在YYF-50慢應變速率應力腐蝕試驗機上進行，拉伸試樣取中間段15 mm進行標記，記錄拉伸區域的長、寬和厚度。將拉伸試樣放在容器中，使試樣表面狀態達到穩定后，在相應的壓力 (0~3 MPa) 和環境 (3.5%NaCl溶液) 下先快速拉伸到300 N，其后以10-6 mm/s的拉伸速率對其進行拉伸。測量試樣斷口的截面面積和試樣的延伸量，計算試樣的斷面收縮率和延伸率。斷口用除銹液超聲清洗，酒精擦拭、吹干，對斷口及側面形貌用 (FESEM) 場發射電子掃描顯微鏡進行觀察。

材料的應力腐蝕敏感性指標用斷面收縮率ψ、延伸率δ和斷裂時間t來衡量：

其中，A0和A分別為試樣原始橫截面積和斷后橫截面積 (mm2)，L0和L分別為試樣原始長度和斷后長度 (mm)。

2 結果與討論

2.1 失重實驗

采用失重法得到X70鋼在不同靜水壓力下的腐蝕失重速率計算結果如圖3所示。可以看出，隨著靜水壓力增大，X70鋼腐蝕速率先增大后減小，2 MPa時腐蝕速率最大。在0，1和3 MPa時，X70鋼的腐蝕速率分別為0.02，0.03和0.07 mm/a；而在2 MPa時，X70鋼的腐蝕速率則達到0.11 mm/a。

圖3   X70鋼在不同靜水壓力條件下的腐蝕速率

2.2 不同壓力條件下的腐蝕形貌特征

2.2.1 宏觀腐蝕形貌及XRD結果

圖4為X70鋼在不同靜水壓力條件下浸泡168 h后的宏觀腐蝕形貌。可以看出，在0 MPa時局部區域未腐蝕，而1，2和3 MPa壓力下試樣均發生了腐蝕，且隨壓力增加，試樣表面顏色加深。

圖4   X70鋼在不同靜水壓力條件下的腐蝕形貌

為了確定腐蝕產物的具體成分，對腐蝕產物進行了XRD分析，結果見圖5。可以看出，在4個靜水壓力條件下，腐蝕產物均主要為FeOOH，其中3 MPa時有少量的Fe3O4。

圖5   X70鋼在不同靜水壓力條件下腐蝕168 h后的XRD譜

2.2.2 SEM及EDS結果

圖6為X70鋼在不同靜水壓力條件下浸泡168 h后帶有腐蝕產物的SEM和EDS結果。由圖6a可見，0 MPa時試樣表面生成的腐蝕產物呈片狀，較為致密；1 MPa時 (圖6b)，試樣表面有腐蝕產物覆蓋，但在膜層上有顆粒狀產物堆積；2 MPa時 (圖6c)，腐蝕產物明顯增厚，且呈條狀，在整個表面均勻覆蓋；3 MPa時 (圖6d)，腐蝕產物相較于2 MPa要少，且試樣表面有明顯的顆粒狀產物。EDS結果表明，腐蝕產物膜主要為Fe的氧化物和氯化物，3 MPa時顆粒狀腐蝕產物中Cl含量顯著增加。圖7為X70鋼在不同靜水壓力下去除腐蝕產物后的SEM圖。可以看出，X70鋼在模擬海洋溶液中發生了腐蝕并伴隨有點蝕。0~2 MPa時 (圖7a~c)，隨靜水壓力增加，表面腐蝕程度增加，點蝕坑尺寸增加；3 MPa時 (圖7d)，點蝕坑較2 MPa明顯減小，表明隨靜水壓力增加，X70鋼表面腐蝕形貌由點蝕趨向于均勻腐蝕。Yang等[16]認為這是由于靜水壓力提高了亞穩態點蝕的起始速率，降低了亞穩態點蝕的生長概率，導致了高靜水壓力下的金屬的耐蝕性更均勻。

圖6   X70鋼在不同壓力下腐蝕168 h后的SEM形貌和EDS譜

圖7   X70鋼在不同靜水壓力下去除腐蝕產物后的SEM形貌

在3.5%NaCl溶液中，X70鋼在腐蝕開始階段，Fe不斷發生陽極溶解，反應界面附近Fe2+濃度較高，因此，在較短的時間內會在電極表面形成一層較薄的Fe(OH)2腐蝕產物膜：

但Fe(OH)2膜是一種疏松且多孔的腐蝕產物層，容易在空隙內形成局部活化點，且溶液中存在的Cl-更容易通過這些孔隙富集到陽極活化點附近，導致膜內局部Cl-濃縮，使該處腐蝕產物膜的動態平衡受到破壞[25]，電極腐蝕速率增大，從而形成點蝕。Fe(OH)2膜不穩定，有O2存在時，Fe(OH)2能被氧化成為Fe(OH)3，進而轉變成更穩定的腐蝕產物FeOOH：

另外，在3 MPa壓力條件下試樣的XRD還測出有Fe3O4，這是因為溶液中多余的Fe2+與FeOOH反應在試樣表面生成Fe3O4：

2.3 電化學實驗

2.3.1 動電位極化曲線

X70鋼在不同靜水壓力條件下的極化曲線分別見圖8。從圖中可以看出，各條件下極化曲線差別不大，這說明高靜水壓力并沒有改變材料的腐蝕歷程；在0~3 MPa范圍內，靜水壓力對腐蝕速率影響不顯著。自腐蝕電位Ecorr隨靜水壓力增加先降低后增加，表明腐蝕的熱力學傾向先增加后減小。不同靜水壓力下的極化曲線均表現為活化溶解，表明海洋環境中X70鋼的陽極溶解過程比較容易進行。1 MPa時，陽極極化曲線在最右，即陽極電流最大，但其陰極極化曲線在最左，對應的陰極電流最小；2 MPa時，陽極電流最小，陰極電流最大。結合SEM結果，此時X70鋼表面腐蝕產物最厚，一定程度上抑制了陽極過程。采用Tafel外推法，對極化曲線進行擬合，結果見表1。可以看出，當靜水壓力從0增加至2 MPa時，腐蝕電流密度Icorr逐漸增加，此時陽極極化曲線斜率ba達到最大，陰極極化曲線斜率bc最小，表明陰極析氫反應變得更容易，反應由陽極過程控制，這與失重實驗結果一致。當靜水壓力為3 MPa時，Icorr逐漸降低，ba逐漸減小，表明陽極過程開始變得容易進行，而bc則變化不大，表明進一步增加靜水壓力對陰極過程影響不大。此時ba等于bc，電化學過程表現為典型的混合控制。

圖8   X70鋼在不同靜水壓力下的極化曲線圖

表1   X70鋼在不同靜水壓力下的極化曲線擬合結果

2.3.2 電化學阻抗譜分析

X70鋼在不同靜水壓力條件下的EIS結果如圖9所示。從Nyquist圖 (圖9a) 可以看出，不同靜水壓力下的X70鋼電化學阻抗圖均出現感抗弧。中頻感抗弧與中間產物的溶解吸收有關，而低頻容抗弧與試樣表面有腐蝕產物膜覆蓋區的活化溶解有關[26]，樣品表面溶解產生點蝕，導致腐蝕產物在點蝕坑內富集。容抗弧半徑大小一般與金屬的耐蝕性能有關，容抗弧半徑越大表明金屬在該腐蝕體系下具有更好的耐蝕性。可以看出，隨靜水壓力增加，容抗弧半徑現增加后降低，在2 MPa時容抗弧半徑最小，3 MPa時的容抗弧半徑最大。在相位角圖 (圖9b) 中，0和1 MPa時觀察到兩個時間常數，但在2和3 MPa時出現了3個時間常數。2 MPa時相位角峰值向低頻移動表明加速了陽極過程[27]，各條件下相位角峰值均較小，遠低于90°，表明X70鋼表面的形成表面膜完整性較差。在|Z|-f圖 (圖9c) 中，在低頻區，阻抗值|Z|隨著靜水壓力的增大先減小后增加，說明靜水壓力從0 MPa增大到2 MPa，電化學過程被靜水壓力加速。繼續增大靜水壓力至3 MPa，在低頻區阻抗|Z|隨著靜水壓力的增加而增加，表明電化學過程受到抑制。

圖9   X70鋼在不同靜水壓力下的EIS圖

采用圖10所示的等效電路對實驗結果進行擬合，結果見表2。其中，Rs是溶液電阻，Qf和Rf分別是與腐蝕產物膜有關的電容和電阻，Qdl是工作電極與電解質之間電容 (雙電層電容)，Rct表示電荷轉移電阻，L表示中間產物吸收形成的電感，RL是電感電阻。從表2結果可見，表面膜電阻Rf在2 MPa時最小，表明腐蝕產物膜不具有保護性；此時Rct也達到最小值，即電化學反應最容易進行。增加壓力至3 MPa時，膜電阻Rf和Rct均增大，表明3 MPa下材料表面形成的腐蝕產物膜有更高的保護作用[25]，從而降低了材料的腐蝕速度。

圖10   X70鋼在不同靜水壓力條件下的EIS等效電路圖

表2   X70鋼在不同靜水壓力條件下的電化學阻抗擬合結果

2.4 SSRT實驗

圖11是X70鋼在不同靜水壓力下的應力-應變曲線。試樣在彈性形變階段應力應變是呈正比的線性階段，在實驗設定條件下曲線沒有明顯區別。X70鋼的抗拉強度在0和1 MPa時沒有區別，隨著靜水壓力進一步增加，抗拉強度增加。X70鋼的應變量隨著壓力的增大呈先下降后上升的趨勢，在0 MPa下延伸率最大，在2 MPa下延伸率最低。

圖11   X70鋼在不同靜水壓力下的SSRT曲線圖

圖12是X70鋼在不同靜水壓力下的延伸率δ和斷面收縮率ψ圖。在0 MPa時，X70試樣δ和ψ最大，隨靜水壓力增加，δ和ψ降低，并在2 MPa條件下達到最小值，之后，進一步增加靜水壓力，δ和ψ降低開始增加，這表明X70鋼在2 MPa條件下模擬海洋環境中的SCC敏感性最強。

圖12   X70鋼在不同靜水壓力下的伸長率 (δ%) 與斷面收縮率 (ψ%) 圖

X70鋼不同靜水壓力條件下的斷口形貌SEM圖見圖13。可以看出，在0 MPa條件下，斷口截面以韌窩為主 (圖13a)，有一些小的孔洞存在，無解理開裂跡象，屬于典型的韌性斷裂；當在1 MPa條件下，主斷口形貌主要以淺韌窩為主 (圖13b)，斷口較0 MPa時平整；當在2 MPa條件下，雖有韌窩 (圖13c)，但斷口呈平面狀，基本沒有起伏；當在3 MPa條件下，斷口雖較為平整 (圖13d)，但韌窩數量和深度增加。

圖13   X70鋼在不同靜水壓力下的斷口形貌

為了更進一步探究不同靜水壓力對X70鋼應力腐蝕開裂的影響，對X70鋼在不同靜水壓力條件下試樣側斷口進行了SEM分析，結果如圖14。可以看出，在不同靜水壓力條件下，側斷口均存在不同程度的二次裂紋，裂紋密度或尺寸均隨著壓力的增加呈先增加后減小趨勢。當試樣在0 MPa條件下時 (圖14a)，裂紋內部有腐蝕痕跡，表明裂紋起源于點蝕；1 MPa時 (圖14b)，試樣表面腐蝕較輕微，但二次裂紋破壞程度有增加，且裂紋同樣起源于點蝕坑；2 MPa條件下 (圖14c)，裂紋長度增長并且寬度擴大，試樣表面及裂紋內部出現嚴重的點蝕，說明壓力的增加促進了裂紋的生長；當試樣在3 MPa條件下時 (圖14d)，二次裂紋變得細長，比2 MPa條件下的裂紋小很多。這表明靜水壓力的增大，在一定范圍內會促進X70鋼的SCC過程，繼續增大壓力卻會抑制X70鋼的SCC過程。

圖14   X70鋼在不同靜水壓力下的側斷口形貌

大量研究[28-32]表明，點蝕一般是SCC的萌生處。當載荷作用于點蝕坑處時，坑內的應力將發生變化，點蝕坑的尺寸大小影響坑內的應力集中水平[33]。圖7的SEM結果與圖11的應力-應變曲線結果表明，X70鋼在不同靜水壓力下的點蝕坑的尺寸與SCC敏感性呈正相關。隨著點蝕坑的尺寸增加，點蝕坑內的應力集中更加明顯，當應力集中達到一定程度時，點蝕坑內將出現塑性變形。此時金屬的陽極溶解動力學方程可以表達如下[34]：

其中，Ip是陽極溶解電流密度，Ia是試樣在無應力條件下的陽極溶解電流密度，Δ是塑性變形率，Vm是金屬的摩爾體積，Δσ是加載應力的變化，σappl是施加的應力，σsc是點蝕引起的應力集中，σＨ為靜水壓力。點蝕內的應力σ由以上三項構成，當點蝕坑內的應力集中σsc達到足夠大是，此處的應力σ將達到發生SCC的臨界值。此外，圖14結果表明，在載荷作用下，點蝕沿垂直于應力加載方向傳播，并隨時間增加形成裂紋。即SCC的敏感性正相關于點蝕坑尺寸。然而，當靜水壓力由2 MPa增加至3 MPa時，點蝕坑尺寸減小，金屬表面由局部腐蝕發展到均勻腐蝕，這在一定程度上緩解了點蝕坑內的應力集中，SCC敏感性降低。因此SCC敏感性不一定正相關于靜水壓力，這取決于金屬表面點蝕的狀況。然而，繼續增加靜水壓力，當σＨ增加至σsc可以忽略時，SCC敏感性將隨靜水壓力增加而增加。

此外，陰極析氫反應產生的氫原子部分進入鋼中，另一部分以氫分子形式進入到溶液中[35]。文獻[36,37]表明，靜水壓力增加將促進氫在金屬表面的吸附，進而導致更多的氫原子進入金屬機體，高靜水壓力下金屬內的氫濃度遠高于常壓下的氫濃度。H進入基體后，將在缺陷處富集，如點蝕和裂紋尖端。因此，點蝕坑處的氫含量要高于基體內的平均氫含量，導致斷口表面出現出準解理特征。結合本實驗結果，X70鋼在3.5%NaCl溶液中，隨靜水壓力增加，X70鋼表面的陽極溶解被促進，同時也促進更多的氫原子進入鋼中，導致SCC敏感性增加，其開裂機制是由陽極溶解和氫致開裂共同控制的混合機制。

3 結論

(1) 在3.5%NaCl溶液中，靜水壓力為0~2 MPa時，X70鋼的腐蝕速率隨著靜水壓力的增大而增大，X70鋼的腐蝕產物主要為FeOOH；繼續增加靜水壓力至3 MPa時，X70鋼表面因生成具有保護性的Fe3O4，腐蝕速率降低。

(2) 當靜水壓力為0~2 MPa時，X70鋼腐蝕形態表現為局部腐蝕形態；當靜水壓力為3 MPa時，腐蝕形態表現為全面腐蝕形態。

(3) 當靜水壓力為0~2 MPa時，X70鋼SCC敏感性隨著壓力增加而增加；繼續增加到3 MPa時，SCC敏感性有降低的趨勢。SCC敏感性不一定正相關于靜水壓力，而取決于金屬表面點蝕的狀況。

(4) 在3.5%NaCl溶液中，隨靜水壓力增加，X70鋼表面的陽極溶解被促進，同時也促進更多的氫原子進入鋼中，其開裂機制是由陽極溶解和氫致開裂共同控制的混合機制。

參考文獻

1 Liu Z Y, Wan H X, Li C, et al. Comparative study on corrosion of X65 pipeline steel welded joint in simulated shallow and deep sea environment [J]. J. Chin. Soc Corros. Prot., 2014, 34: 321

1 劉智勇, 萬紅霞, 李禪等. X65鋼焊接接頭在模擬淺表海水和深海環境中的腐蝕行為對比 [J]. 中國腐蝕與防護學報, 2014, 34: 321

2 Wang G F, Chen X, Gao F J, et al. Corrosion mechanism of X70 pipeline steel in different Cl- concentration [J]. Hot Work. Technol., 2015, 44(22): 34

2 王冠夫, 陳旭, 高鳳姣等. X70管線鋼在不同濃度Cl-溶液中腐蝕機理研究 [J]. 熱加工工藝, 2015, 44(22): 34

3 Li H L. Developing pulse and prospect of oil and gas transmission pipe [J]. Welded Pipe Tube, 2004, 27(6): 1

3 李鶴林. 油氣輸送鋼管的發展動向與展望 [J]. 焊管, 2004, 27(6): 1

4 Chen G M. Inspection and repair optimization of offshore structure for cracks [J]. J. Univ. Petroleum, China, 2000, 24(5): 73

4 陳國明. 海洋結構裂紋檢測與維修優化 [J]. 中國石油大學學報 (自然科學版), 2000, 24(5): 73

5 Hou J, Guo W M, Deng C L. Influences of deep sea environmental factors on corrosion behavior of carbon steel [J]. Equip. Environ. Eng., 2008, 5(6): 82

5 侯健, 郭為民, 鄧春龍. 深海環境因素對碳鋼腐蝕行為的影響 [J]. 裝備環境工程, 2008, 5(6): 82

6 Cao P, Zhou T T, Bai X Q, et al. Research progress on corrosion and protection in deep-sea environment [J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2015, 35: 12

6 曹攀, 周婷婷, 白秀琴等. 深海環境中的材料腐蝕與防護研究進展 [J]. 中國腐蝕與防護學報, 2015, 35: 12

7 Yang Z X, Kan B, Li J X, et al. Hydrostatic pressure effects on corrosion behavior of X70 pipeline steel in a simulated deep-sea environment [J]. J. Electroanal. Chem., 2018, 822: 123

8 Bhosle N B, Wagh A B. The effect of organic matter associated with the corrosion products on the corrosion of mild steel in the Arabian Sea [J]. Corros. Sci., 1992, 33: 647

9 Al-Fozan S A, Malik A U. Effect of seawater level on corrosion behavior of different alloys [J]. Desalination, 2008, 228: 61

10 Beccaria A M, Poggi G, Arfelli M, et al. The effect of salt concentration on nickel corrosion behaviour in slightly alkaline solutions at different hydrostatic pressures [J]. Corros. Sci., 1993, 34: 989

11 Beccaria A M, Poggi G, Castello G. influence of passive film composition and sea water pressure on resistance to localised corrosion of some stainless steels in sea water [J]. Br. Corros. J., 1995, 30: 283

12 Hamdy A S, Beccaria A M, Temtchenko T. Corrosion protection of AA6061 T6 by fluoropolymer coatings in NaCl solution [J]. Surf. Coat. Technol., 2002, 155: 176

13 Beccaria A M, Poggi G. Influence of hydrostatic pressure on pitting of aluminium in sea water [J]. Br. Corros. J., 1985, 20: 183

14 Beccaria A M, Fiordiponti P, Mattogno G. The effect of hydrostatic pressure on the corrosion of nickel in slightly alkaline solutions containing Cl- ions [J]. Corros. Sci., 1989, 29: 403

15 Yang Y G, Zhang T, Shao Y W, et al. Effect of hydrostatic pressure on the Corrosion behaviour of Ni-Cr-Mo-V high strength steel [J]. Corros. Sci., 2010, 52: 2697

16 Yang Y G, Zhang T, Shao Y W, et al. New understanding of the effect of hydrostatic pressure on the corrosion of Ni-Cr-Mo-V high strength steel [J]. Corros. Sci., 2013, 73: 250

17 Liu B, Zhang J, Zhang T, et al. Influence of deep-sea environment on corrosion behavior of pure nickel-Ⅱ-stochastic analysis approaches to pitting of pure nickel under hydrostatic pressure [J]. Corros. Sci. Prot. Technol., 2010, 22: 85

17 劉斌, 張杰, 張濤等. 深海環境對純鎳腐蝕行為的影響Ⅱ-利用隨機分析方法研究純鎳在靜水壓力下的點蝕行為 [J]. 腐蝕科學與防護技術, 2010, 22: 85

18 Yang Z X, Kan B, Li J X, et al. Pitting initiation and propagation of X70 pipeline steel exposed to chloride-containing environments [J]. Materials, 2017, 10: 1076

19 Sun H J, Liu L, Li Y, et al. Effect of hydrostatic pressure on the corrosion behavior of a low alloy steel [J]. J. Electrochem. Soc., 2013, 160: C89

20 Sun H J, Liu L, Li Y, et al. The performance of Al-Zn-In-Mg-Ti sacrificial anode in simulated deep water environment [J]. Corros. Sci., 2013, 77: 77

21 Ding K K, Fan L, Guo W M, et al. Deep sea corrosion behavior of typical metal materials and research hotspot discussion [J]. Equip. Environ. Eng., 2019, 16(1): 117

21 丁康康, 范林, 郭為民等. 典型金屬材料深海腐蝕行為規律與研究熱點探討 [J]. 裝備環境工程, 2019, 16(1): 117

22 Du C W, Li X G, Liu Z Y, et al. Stress corrosion cracking susceptibility of X70 steel in simulation deep sea environment [A]. Conference Record of 2014 Marine Materials Corrosion and Protection Conference [C]. Beijing, 2014

22 杜翠薇, 李曉剛, 劉智勇等. X70鋼在模擬深海環境中的應力腐蝕開裂敏感性研究 [A]. 海洋材料腐蝕與防護大會 [C]. 北京, 2014

23 Zhang T, Yang Y G, Shao Y W, et al. A stochastic analysis of the effect of hydrostatic pressure on the pit corrosion of Fe–20Cr alloy [J]. Electrochim. Acta, 2009, 54: 3915

24 Luo Y Y. CNOOC: completed the independent laying of the longest submarine pipeline in China [J]. Petrol. Knowl, 2018, (2): 22

24 駱秧秧. 中國海油: 完成我國最長海底管線自主鋪設 [J]. 石油知識, 2018, (2): 22

25 Sun H J, Liu L, Li Y, et al. Corrosion behavior of a high strength low alloy steel under hydrostatic pressure in deep ocean [A]. Conference Record of the 6th China Corrosion Conference Yinchuan [C]. Yinchuan, 2011

25 孫海靜, 劉莉, 李瑛等. 低合金高強度鋼在深海靜水壓力環境中腐蝕行為的研究 [A]. 第六屆全國腐蝕大會論文集 [C]. 銀川, 2011

26 Li J, Chen X, Li B W, et al. Effect of CO2 partial pressure on corrosion of 20 steel in oil-gas gathering and transporting [J]. J. Mater. Sci. Eng., 2018, 36: 589

26 李建, 陳旭, 李博文等. 20鋼在集輸系統中不同CO2分壓下的腐蝕行為 [J]. 材料科學與工程學報, 2018, 36: 589

27 Liu Z Y, Jia J H, Du C W. Corrosion behavior of X80 and X52 steels in simulated seawater environments [J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2014, 34: 327

27 劉智勇, 賈靜煥, 杜翠薇. X80和X52管線鋼在模擬海水環境中的腐蝕行為與規律 [J]. 中國腐蝕與防護學報, 2014, 34: 327

28 Yao X F, Xie F Q, Wu X Q, et al. Effects of Cl- concentration on stress corrosion cracking behaviors of super 13Cr tubing steels [J]. Mater. Rev., 2012, 26(18): 28

28 姚小飛, 謝發勤, 吳向清等. Cl-濃度對超級13Cr油管鋼應力腐蝕開裂行為的影響 [J]. 材料導報, 2012, 26(18): 28

29 Song B Q, Chen X, Ma G Y, et al. Effect of SRB on SCC behaviour of X70 pipeline steel and its weld joint in near-neutral pH solution [J]. Trans. Mater. Heat Treat., 2016, 37(4): 122

29 宋博強, 陳旭, 馬貴陽等. SRB對X70鋼及其焊縫在近中性pH溶液中SCC行為的影響 [J]. 材料熱處理學報, 2016, 37(4): 122

30 Chen X, Wu M, He C, et al. Effect of applied potential on SCC of X80 pipeline steel and its weld joint in Ku'erle soil simulated solution [J]. Acta Metall. Sin., 2010, 46: 951

30 陳旭, 吳明, 何川等. 外加電位對X80鋼及其焊縫在庫爾勒土壤模擬溶液中SCC行為的影響 [J]. 金屬學報, 2010, 46: 951

31 Rhouma A B, Sidhom H, Braham C, et al. Effects of surface preparation on pitting resistance, residual stress, and stress corrosion cracking in austenitic stainless steels [J]. J. Mater. Eng. Perform., 2001, 10: 507

32 Zhu M, Du C W, Li X G, et al. Effect of AC on stress corrosion cracking behavior and mechanism of X80 pipeline steel in carbonate/bicarbonate solution [J]. Corros. Sci., 2014, 87: 224

33 Wang H T, Han E-H. Simulation of metastable corrosion pit development under mechanical stress [J]. Electrochim. Acta, 2013, 90: 128

34 Yang Z X. Study of corrosion and stress corrosion cracking of X70 pipeline steel in simulated deep-sea environment [D]. Beijing: University of Beijing Science and Technology China, 2017

34 楊子旋. X70鋼在模擬深海環境中腐蝕及應力腐蝕行為研究[D]. 北京: 北京科技大學, 2017

35 Moayed M H, Newman R C. The relationship between pit chemistry and pit geometry near the critical pitting temperature [J]. J. Electrochem. Soc., 2006, 153: B330

36 Yang Z X, Kan B, Li J X, et al. A statistical study on the effect of hydrostatic pressure on metastable pitting corrosion of X70 pipeline steel [J]. Materials, 2017, 10: 1307

37 Xiong X L, Tao X, Zhou Q J, et al. Hydrostatic pressure effects on hydrogen permeation in A514 steel during galvanostatic hydrogen charging [J]. Corros. Sci., 2016, 112: 86