研究目标：基于课题3所获得的高湿热海洋大气环境下合金元素、组织结构与腐蚀行为间的协同作用机理研究，开发新的合金体系耐候钢，开发适用于南海高湿热海洋大气环境的新型耐候钢，以延长南海地区海工装备的服役寿命。研究深海工程用超级不锈钢材料的强韧化方式与多环境因素耦合作用下的腐蚀损伤机理，相组分控制与深海腐蚀破坏行为，开发深海钻采等深海工程用耐蚀承力结构特种不锈钢材料体系，发展和建立深海能源钻采材料制备科学体系和性能表征框架。

       研究内容：
       （1）适用于高湿热海洋环境下新型高强耐候钢开发。利用某些高Cl-环境下具有较好缓蚀效果的微量元素在腐蚀介质中的缓蚀作用，减轻腐蚀并有利于形成稳定的锈层，调整和优化耐候钢中对耐蚀性有利的合金元素含量，研究合金元素对锈层中铁氧化物和非晶相等物相的生成规律，研究具有保护作用的致密性锈层的形成机制。优化合金体系，开发新合金体系耐候钢。同时开发新合金体系耐候钢的配套焊接材料和焊接工艺，考察焊缝和热影响区的耐蚀性能；
       （2）构造深海环境下材料在多因素耦合状态下蚀损的―结构-性能间相互联系的基本关系，选取适当的深海高强钢材料团簇结构模拟各晶面其对应表面态密度和电荷分布。找出团簇尺寸对其电子状态的影响，以便于对比研究多因素耦合蚀损之后材料的电子结构，对比分析揭示在深海温度、压力、硫化氢气氛及极端微生物多因素条件下影响服役材料失效的结构参数；
       （3）深海工程用超级不锈钢的强化析出方式与深海环境下高压、高H2S气体等多环境因素下的腐蚀行为，研究深海工程用超级不锈钢的析出沉淀强化等强化方式与深海环境下点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、微生物腐蚀行为与机理研究，研究Cr-Ni-Mo-N超级奥氏体不锈钢析出相与腐蚀行为，研究超级马氏体沉淀硬化不锈钢的强化与腐蚀行为，解决析出沉淀强化等强化方式与耐蚀性之间的矛盾，提出深海用特种不锈钢的选材方案及腐蚀防护方法；
       （4）多元合金优化设计与钝化膜形成及再修复基础理论研究。探究合金化设计在深海环境下多因素腐蚀钝化成膜及表面膜再修复及其稳定性控制研究，研究氮合金化对深海环境腐蚀性能的影响，研究高钼合金化对超级奥氏体不锈钢的腐蚀行为研究，为构建深海钻采等深海工程用耐蚀承力结构特种不锈钢材料体系提供基础；
       （5）严酷海洋工程用新型耐蚀耐磨金属材料的3项工程示范。以深海极端环境为例，项目拟选择深海上海外高桥承建的第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”的后续型号进行材料应用，具体装备如超深井海洋钻机、集采装备、钻井系统钻柱补偿器、打捞工具等，有望将其最大作业深度提高到3500米、最大钻井深度提高到12000米。此外，项目拟选择深海综合工程勘察船“海洋石油708”作为工程示范的应用装备。
 
承担单位：钢铁研究总院、上海海事大学
课题负责人：尹衍升
参加人员：梁剑雄、董丽华、郎宇平、刘涛