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高强度管线钢因其优异的综合性能被广泛应用于深海油气工程。在深海环境中,通常会采用阴极保护来抑制钢材的腐蚀,但是由于高强钢对氢原子较为敏感,当阴极保护不当时极易发生氢致开裂现象,给深海油气工程带来巨大损失和灾难。因此系统地研究高强管线钢的阴极过程和氢脆敏感性,并合理确定其在该环境下适宜的阴极保护电位区间,具有十分重要的科学意义和实际应用价值。本文选用目前应用前景最为广阔的高强钢——API X80管线钢作为研究对象,对其在模拟深海环境(温度为4.0℃,溶解氧含量为2.0 mg/L)中的阴极过程和氢脆敏感性进行了研究,并提出了适宜的阴极保护电位区间。电化学测试结果表明,在该环境下X80钢的阴极过程包括氧还原反应和水去极化反应,并且随着阴极极化电位的负移,水去极化反应占的比例逐渐增大,其电荷转移电阻随阴极极化程度的增大而减小;而氧去极化反应在阴极所占的比例逐渐较小,但扩散控制现象越来越明显。氢渗透行为研究结果表明,阴极极化对X80钢的氢渗透行为有极大的促进作用,其稳态氢渗透电流密度与阴极极化电位具有良好的线性关系;氢的有效扩散系数在2.615310-12~2.124310-11 m2/s之间,稳态渗氢通量Jss和氢的表观溶解度C0均随着阴极极化电位的负移而增大。慢应变速率拉伸试验以及断口分析结果表明,在模拟深海环境下X80钢试样的韧性较空气中下降,氢脆敏感性提高。在自腐蚀电位到-900 mV的电位区间内,试样呈韧性断裂特征,氢脆敏感系数F也显示其处在安全服役状态,在此电位区间内进行阴极保护较为合适;随着阴极极化电位的进一步负移,试样的脆断特征逐渐明显、氢脆敏感性增大,钢材逐渐由危险区进入脆断区。因此,在本文的模拟深海环境下,X80管线钢的氢脆敏感性受阴极极化电位的影响很大,其适宜的阴极保护区间是自腐蚀电位至-900 mV。