干湿交替环境对海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

洪 波，黄 一，吴智敏

(大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁 大连116024)

浪溅区和潮差区是海洋钢结构腐蚀最严重的区域[1－4]。处于此区域的结构除长期环境腐蚀因素的影响外，还经受海流和波浪冲击产生的冲刷作用和附加载荷作用[2]。潮汐和浪溅会导致金属表面处于持续干湿交替状态。研究表明，干湿交替过程会增加氯离子的渗透速率，增加腐蚀电流，从而加速腐蚀过程[5－8]。

潮差和浪溅的存在导致结构不同位置的干湿交替时间各有不同。研究表明，单纯的腐蚀速率随干湿交替时间比降低先增加后减小[10]。对于相同的干湿比、不同的浸泡时间(即间浸频率)来说，金属的腐蚀也存在明显差异，这主要与干燥阶段有着密切的关系[11]。干湿循环的干燥和润湿时间比例对氯离子扩散速度也有很大影响，金属材料在干燥阶段的时间越长，毛细作用越显著，氯离子渗透速度越快[8]。在干湿交替和荷载循环的共同作用下，钢结构在腐蚀周次较低时，能较快获得稳定的锈层;腐蚀周次较高时，在长时间的循环载荷影响下，钢的外锈层会更易产生裂纹甚至脱落[12]。

目前，国内外对海洋钢在干湿交替下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率研究较少。学者们主要研究集中于对纯腐蚀状态的研究[5－10]，或者对碳纤维、玻璃纤维等纳米复合材料以及合金材料在干湿环境的电化学性能的研究[12－16]。而对干湿交替时间比(干湿比)在腐蚀疲劳中影响的研究有所欠缺。……