当钛钢复合板潜入深海：静水压力如何改变它的腐蚀性能

摘要

钛钢复合板结合了钛的强耐腐蚀性和钢的高强度、低成本优势，是深海油气平台、潜水器壳体等重大装备的理想材料。然而，现有研究大多集中在浅海常温常压环境，对于深海高压（静水压力）如何影响其腐蚀行为，尚缺乏系统认识。本研究利用深海高静水压模拟装置，再现了500～3000 m水深对应的压力环境（5～30 MPa），对钛钢复合板进行了原位电化学测试，揭示了静水压力如何干扰钛覆层表面钝化膜的“溶解–修复”动态平衡。结果发现：10 MPa（约1000 m水深）是一个关键阈值——低于此压力，钝化膜保持完整；超过此压力，膜的溶解速度超过修复速度，腐蚀风险急剧上升。有趣的是，反映腐蚀倾向的热力学参数（如开路电位）在10 MPa后反而有所回升，而反映实际腐蚀速率的动力学参数（如腐蚀电流）却持续增大，甚至升高了近200倍。这一看似矛盾的现象，恰恰由钝化膜溶解与修复的耦合机制完美解释。本研究为钛钢复合板在深海环境下的寿命预测和安全应用提供了关键理论依据。

基金资助

南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）资助项目（SML2024SP005,SML2024SP007）