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海洋油气资源开发过程中钻井隔水管遭受交变应力和腐蚀介质的耦合作用,其主要失效形式是腐蚀和腐蚀疲劳。前期研究表明,铝喷涂层可显著提高隔水管等海洋结构物的腐蚀疲劳性能,但其对腐蚀疲劳裂纹萌生的影响规律及机理研究甚少。裂纹萌生期的长短对于钢结构的腐蚀疲劳寿命有重要影响,本文采用慢速拉伸应变电极试验、腐蚀疲劳试验,结合表面形貌观察、断口金相观察和数值模拟等方法,研究铝涂层的阴极保护作用对X80钢基体腐蚀疲劳裂纹萌生的影响,并探讨铝涂层的作用机制。通过不同应变速率下X80钢的应变电极试验,定量评价铝喷涂层阴极保护作用对X80钢裂纹萌生寿命的影响。试验结果表明,不同应变速率下给X80钢试样外加涂层包覆钢耦合电位极化均可以提高试样的裂纹萌生寿命。随着应变速率的提高,耦合电位对裂纹萌生寿命和试样总寿命的提高作用减弱,裂纹萌生寿命占试样总寿命的比重降低。进行了不同加载应力下的腐蚀疲劳试验,结果显示:随着加载应力的降低,铝涂层对X80钢试样腐蚀疲劳寿命的提高程度升高。对比观察X80裸钢及涂层包覆钢断裂试样的表面形貌及裂纹源断裂形貌,可以发现,无论裸钢还是涂层包覆钢表面都分布有大量的点蚀坑,点蚀坑呈圆锥形。与裸钢腐蚀疲劳试样相比,涂层包覆钢试样萌生裂纹的点蚀坑尺寸较小,点蚀坑较尖锐,应力集中程度较大。根据点蚀坑周围应力场的ANSYS模拟结果,得到点蚀坑处萌生裂纹的临界应力场强度因子KIC。涂层的存在,显著提高了KIC的值,使得点蚀坑处萌生裂纹的临界应力增大,因此点蚀坑更尖锐,应力集中程度更大才能在蚀坑底部萌生裂纹。而且,铝涂层阴极保护作用的存在大大延长了点蚀坑的萌生时间。由于点蚀坑萌生以及蚀坑底部萌生裂纹两个过程都受到抑制,因此电弧喷涂铝涂层的阴极保护作用有效地抑制了腐蚀疲劳裂纹的萌生,延长了腐蚀疲劳寿命。