磨蚀广泛存在于矿山机械、水轮机及矿浆、砂浆、粉煤灰等输送管道中,其破坏既有空蚀痕迹又有磨损痕迹,破坏程度比单纯的磨损或空蚀严重得多。在吹填造陆过程中,输送管道承受严重的磨蚀破坏,Q235B材质制作的疏浚管一般3年即报废。本文以海水浆体疏浚工况下钢铁材料的磨蚀失效为研究目标,建立了钢铁材料实验室磨蚀性能评价体系,系统对比分析了材料特性、工况条件对钢铁材料磨蚀性能的影响及材料磨蚀失效的方式、机理,为耐磨蚀材料的研制及选材提供了依据。论文的主要研究工作及创新性成果如下:设计了新的磨蚀试验装置,形成疏浚工况条件下的磨蚀评价方法,建立了钢铁材料磨蚀性能的实验室评价体系。新设计的磨蚀试验装置具有良好的数据重现性,并能够测量磨蚀过程中的各磨蚀分量,试验结果与实际工况相吻合。该体系的建立为钢铁材料磨蚀机理的研究及耐磨蚀钢种的研制奠定了基础。磨蚀失重 W（mg/km）与温度 T（℃）基本呈线性关系,可以总结为W=k×T+a。其中a为常数,k为温度的系数。温度低于20℃时,k值约为0.5;20～40℃范围内,k值则约为3。研究了试验钢成分、力学性能对耐磨蚀性能的影响。耐候钢中较多的耐蚀元素促进了表面保护性锈层的形成,这些锈层在磨损作用下极易被反复去除从而促进材料表面的磨蚀失重。少量的Cr有利于试验钢腐蚀电位的提高,从而抑制腐蚀的发生,有助于耐磨蚀性能的改善;C易在钢中形成大量的导体碳化物,这些碳化物在基体中充作阴极促进腐蚀的发生从而增加材料的磨蚀失重、降低耐磨蚀性能。钢的磨蚀失重与强度呈线性关系,磨蚀失重（mg/km）W=-0.0086Rm+24.02,抗拉强度提高到约1500 MPa时有望实现普碳钢两倍的耐磨蚀性能。不同类型组织的耐磨蚀性能基本为:F<F+P<F+M+γ<M。在兼顾耐蚀性能的基础上提高强度有望实现耐磨蚀性能的大幅度提高。研制了具有良好耐磨蚀性能的超高强BMS-1钢,其抗拉强度超过 1400 MPa,耐磨蚀性能约为Q235B的2倍。磨蚀失重与速度呈近似指数关系:W=KVn。在模拟混凝土的碱性浆体中,速度从2.2 m/s提高到3.3 m/s后,几种试验钢的n值从1.01～1.30上升到1.55～1.83;而在海水浆体中,由于腐蚀失重占有较高的比例,n值相应有所降低,除了 BW300TP外,n值降低幅度随着强度的提高而增加,这也反映了磨蚀失重中磨损失重占有主要地位。磨蚀试样表面几乎均存在数量不等的磨蚀坑,磨蚀坑在十数秒内形成。其中普碳钢表面的磨蚀坑数量较少,高强钢表面存在较多的磨蚀坑,局部甚至出现磨蚀坑相互接触连成一片,磨蚀表面还可以观察到有较多的犁沟及片层存在;试样背面在腐蚀作用下形成条状磨蚀沟槽。普碳钢的犁沟深且宽,而高强钢的犁沟则浅而窄。普碳钢的磨蚀失效方式包括犁沟、片层和磨蚀坑的形成,其中固体颗粒的嵌入及片层剥落是磨蚀坑形成的两个原因;高强度钢的磨蚀失效方式主要是磨蚀坑和片层的形成。此外,普碳钢试样表面有明显的变形层存在,这些变形层在后续颗粒的冲击下出现裂纹并形成磨蚀坑,导致材料的流失。所以普碳钢具有更高的磨蚀失重。以Q235B、Q345B两种普碳钢和BW300TP、BMS-1两种高强钢为研究对象,对比研究了模拟海水浆体中试验钢磨蚀分量的变化规律及腐蚀与磨损的交互作用。海水浆体疏浚环境下材料的磨蚀失重以磨损失重为主,纯磨损失重占磨蚀总失重的比例均超过57%;纯腐蚀失重所占比例很小,BMS-1的交互作用失重占总磨蚀失重的30.6%。速度降低到1.1 m/s后,纯腐蚀失重占总磨蚀失重的比例显著提高,而BW300TP和BMS-1中纯磨损失重只占总磨蚀失重的10.6%和39.5%,而交互作用失重比例分别提高到79.62%和42.3%。模拟混凝土浆体的碱性介质中,磨损失重在磨蚀失重中的比例更高。因此在碱性浆体中,材料的磨损性能提高对磨蚀性能的改善更为重要。纯腐蚀或纯磨损速率的提高均促进磨蚀过程中腐蚀与磨损交互作用的提高,其中腐蚀起到主导性的作用。磨蚀性能的改善除了提高强度外,还应适当抑制腐蚀,从而降低腐蚀与磨损的交互作用。研究了 BMS-1高强钢的制管加工及焊接工艺。根据对卷管过程中设备的受力分析,计算了 BMS-1制管时设备的受力载荷及功率,提出了基于钢板回弹量计算卷板时上工作辊位移量的方法;采用弱搭配焊接工艺,在满足疏浚要求的同时实现了 BMS-1钢的高质量制管。疏浚现场的磨蚀性能对比试验表明,样管的磨蚀性能与实验室结果一致,耐磨蚀性能达到现有普碳钢的2倍。