材料固體力學(xué)化學(xué)腐蝕和流動(dòng)力學(xué)化學(xué)腐蝕

    論文摘要：結(jié)構(gòu)材料在服役過程中往往受到兩種力的作用，一種是材料本體由于外載引起的固體力學(xué)行為，二是材料本體外部流體在材料表面作用的流體力學(xué)行為。如果材料在腐蝕環(huán)境中見服役，將要遭受化學(xué)和電化學(xué)腐蝕行為。如果材料遭受力學(xué)和化學(xué)的同時(shí)作用，則要對材料產(chǎn)生力學(xué)化學(xué)的協(xié)同效應(yīng)，簡稱力學(xué)化學(xué)效應(yīng)。而根據(jù)材料承受的固體力學(xué)作用還是流體力學(xué)作用，所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)也就分為固體力學(xué)化學(xué)效應(yīng)和流體力學(xué)化學(xué)效應(yīng)。本文講述了我們過去研究所得的幾種典型的固體力學(xué)化學(xué)效應(yīng)和流體力學(xué)化學(xué)效應(yīng)。

    油井所使用的油管和套管，都是靠螺紋絲扣進(jìn)行連接的。而螺紋絲扣部分往往由于外部載荷作用進(jìn)入塑形階段。研究表明，材料的自然腐蝕電位隨著應(yīng)變量增加而向負(fù)的方向偏移，同時(shí)腐蝕速率也隨應(yīng)變量增加而增加。進(jìn)而由于絲扣部位應(yīng)變量大往往成為相對陽極，而管體則稱為相對陰極，這樣進(jìn)一步形成大陰極和小陽極的情況，而更為加速了絲扣部位的腐蝕。

    16Mn和API X65兩種不同微觀組織結(jié)構(gòu)的碳鋼，在高溫高壓CO2腐蝕試驗(yàn)結(jié)構(gòu)表明，具有鐵素體珠光體板條狀組織的16Mn鋼沒有遭受任何局部腐蝕，而屈氏體和鐵素體共存的彌散的非板條狀組織的X65鋼則遭受嚴(yán)重的局部腐蝕。相電化學(xué)研究表明，16Mn鋼的鐵素體的自然腐蝕電位比珠光體負(fù)40mV，所以相對有限溶解，在腐蝕產(chǎn)物與基體之間形成了犬牙交錯(cuò)的錨固效應(yīng)，增大了膜基界面強(qiáng)度，從而抵抗了管道流體力學(xué)的作用，從而增大了局部腐蝕抗力。

    結(jié)構(gòu)件在海洋環(huán)境中會(huì)存在腐蝕疲勞，研究表明，超載既會(huì)延長腐蝕疲勞的萌生壽命，也會(huì)降低腐蝕疲勞的裂紋擴(kuò)展速率。報(bào)告通過對缺口根部殘余應(yīng)力和裂紋尖端殘余應(yīng)力強(qiáng)度因子的分析，分別從彈塑性力學(xué)和斷裂力學(xué)的角度解釋了超載延長腐蝕疲勞裂紋萌生壽命和降低腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的力學(xué)化學(xué)效應(yīng)的本征機(jī)制。

    無論是管道內(nèi)部的流動(dòng)，還是海洋結(jié)構(gòu)周圍的海水流動(dòng)，不僅通過促進(jìn)物質(zhì)的傳質(zhì)效應(yīng)影響腐蝕，而且會(huì)在材料表面產(chǎn)生壁面剪切力，與材料表面的腐蝕產(chǎn)物膜交互作用，產(chǎn)生流體力學(xué)化學(xué)效應(yīng)，提升腐蝕速率。

    時(shí)間：9月20日

    報(bào)告人：路民旭

    個(gè)人簡介

    路民旭教授

    工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，中共黨員，北京科技大學(xué)腐蝕與防護(hù)中心副主任，環(huán)境損傷評估與控制研究室主任。兼任第四屆國家安全生產(chǎn)專家組成員（石油石化組），中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)副理事長，中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)應(yīng)力腐蝕專業(yè)委員會(huì)副主任，中國石油學(xué)會(huì)儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)委員會(huì)委員，中國石油儲(chǔ)運(yùn)-完整性工作部副主任，中國石油學(xué)會(huì)NACE中國聯(lián)絡(luò)部專家委員，中國化工防腐蝕協(xié)會(huì)常務(wù)理事，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)理事，華人美洲腐蝕與材料協(xié)會(huì)（Chinese America Association of Corrosion and Materials）理事會(huì)常務(wù)理事； 《材料保護(hù)》、《稀有金屬材料及工程》、《油氣儲(chǔ)運(yùn)》等雜志編委；化學(xué)工業(yè)出版社國外著作出版專家評審成員。

    負(fù)責(zé)國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，國家973課題，國家863計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金，霍英東青年教師基金，國防科工委國防預(yù)研項(xiàng)目，各類省部級課題等70余項(xiàng)。曾獲省部級科技一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，出版專著和教材6部，獲國家發(fā)明專利4項(xiàng)。先后在國內(nèi)外期刊上發(fā)表論文160余篇。