埋地管线钢在土壤中会受到微生物的腐蚀影响,并在应力的协同下发生应力腐蚀开裂（SCC）,缩短管道使用寿命,严重威胁管线安全。本文选取X80钢为研究对象,针对土壤环境中具有硝酸盐还原性的蜡状芽孢杆菌（B.cereus）,利用形貌观察、电化学、慢应变速率拉伸试验及物相分析等手段探究了 B.cereus对X80钢应力腐蚀行为的影响和机制。并利用腐蚀大数据技术,结合机器学习方法对B.cereus环境不同组织和不同受力水平X80钢动态腐蚀过程与机理进行分析,最后设计并研究系列耐B.cereus-SCC的含Cu X80管线钢。主要结果如下:在含硝酸盐的中性pH 土壤模拟液中,B.cereus中间代谢产物亚硝酸盐的浓度在钢表面分布不均会导致X80钢腐蚀机理不同。在10 mmol/L浓差范围内（基础含量为0 mmol/L,下同）,无菌和有菌环境中X80钢的失重速率随亚硝酸盐浓度差增加而增大。当钢表面不同位置的亚硝酸盐浓度差大于4.5 mmol/L时,X80钢主要腐蚀机理为浓差腐蚀;而当亚硝酸盐浓度差小于4.5 mmol/L时,则为B.cereus的胞外电子传递,碳饥饿实验证实了这一结果。不同阴极电位下,B.cereus对X80钢的SCC敏感性影响不同。在-0.8 V时,由无菌环境的25.40%增大至有菌环境的33.54%,增量为8.14%;在-0.9 V时,则由27.49%增大至45.41%,增量为17.92%,之后随着阴极电位负移,SCC敏感性增大,但增量减小。造成这一现象的原因是-0.9 V时,氢已经开始对钢的应力腐蚀产生作用,且对细菌的活性影响较小。随着阴极电位进一步负移,B.cereus可分泌草酸、酒石酸、乙酸等有机酸,减少钙镁沉积层的形成,增大阴极极化电流,促进X80钢氢通量和表观氢浓度升高,从而增大SCC敏感性。B.cereus对X80钢模拟热影响区不同组织的SCC敏感性影响不同。在开路电位下,不同组织的SCC敏感性由无菌环境的3.40%～7.49%增大至有菌环境的 10.22%～15.17%;在-0.9 V时,则由 22.81%～26.51%增大至35.76%～39.60%。其中B.cereus对粗晶区（CGHAZ）的SCC敏感性增量最大,在开路电位和-0.9 V电位下分别为7.68%和16.79%,其次是两相区和细晶区。热影响区的不同微观组织由于相组成、晶界类型、位错密度、表面伏打电位等不同,使得B.cereus的初始黏附数量和初始黏附位置存在差异,导致SCC敏感性不同。对传感器采集的大量腐蚀数据,运用腐蚀时钟图和累积腐蚀量法进行评价,获得不同组织和不同受力水平下B.cereus环境中X80钢的动态腐蚀规律。CGHAZ+应力在整个实验周期腐蚀总量最大,腐蚀前期为影响腐蚀差异的核心阶段。其中细菌数目、小角度晶界比例和温度是影响无应力X80钢腐蚀的主要因素,对于有应力存在条件下,X80钢腐蚀的主要因素则为细菌数目、内核平均位错和原始奥氏体晶界。基于上述腐蚀机理的认识和发现,设计并研究系列耐B.cereus应力腐蚀的含Cu X80钢。在开路电位下,不同Cu含量的SCC敏感性由无菌环境的7.54%～10.66%增大至有菌环境的10.78%～16.38%,其中0.6 wt.%Cu钢增量最小为 3.89%;在-0.9 V 电位时,则由 26.27%～33.77%增大至 32.34%～41.17%,其中1.0 wt.%Cu钢增量最小为6.07%。均匀分散在组织中的纳米富Cu相,不仅可以在发生腐蚀后释放铜离子毒害细菌,同时也可有效充当氢陷阱降低氢脆风险,减小SCC敏感性。