随着沿海地区经济开发和滩涂以桥代路工程的迅速发展,高强度桩管钢的研究和应用受到了高度的重视。钢管桩应用过程中损坏失效的最大威胁来自腐蚀,高强度桩管钢的耐蚀性能成为决定高层建筑和桥墩等建筑工程使用寿命的关键,因此低成本耐蚀薄壁高强度桩管钢的研究开发具有重要的理论和应用价值。本文利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带能谱仪(EDS)、拉伸试验、极化曲线测试及电化学阻抗谱测试等多种分析和测试方法,系统研究了Cr、Cu等合金化元素和热处理工艺对低合金高强度桩管钢的组织、性能和在高盐度服役环境下的腐蚀行为的影响规律,为低成本薄壁高强度钢的研究开发和应用发展提供理论指导。结果表明:低碳低合金桩管钢在饱和Na Cl盐水环境下主要发生电化学腐蚀,其中液-气界面区腐蚀最为严重。在普通碳钢基础上添加0.2%Cu(质量分数,下同)和0.2%Cu+0.2%Cr后,其热轧空冷态样品液-气界面区的点蚀坑逐渐细小密集,最大点蚀深度从普通低碳钢的0.44 mm降低到0.2Cu-0.2Cr钢的0.11 mm,腐蚀类型从点蚀向均匀腐蚀转变。与普通低碳钢相比,0.2Cu钢腐蚀速率为0.0388mm/y,降低了71%,0.2Cu-0.2Cr钢腐蚀速率为0.0346 mm/y,降低了74%。对比普通碳钢,加入0.2%Cu、0.2%Cu+0.2%Cr后测试试样的极化阻抗Rp从482.6??cm2分别提高到854.5??cm2、1136??cm2。锈层中Cu、Cr元素的增加抑制了电化学腐蚀反应的阳极过程。Cu、Cr元素富集于锈层与基体的界面处,在基体腐蚀慢的区域锈层中往往伴随着更多的Cu和Cr元素,而腐蚀快的区域则其含量较少。普通低碳钢中添加0.5-2.0%Cr,其控轧控冷态组织由多边形铁素体加少量珠光体转变为贝氏体、铁素体和M-A岛,屈服强度由304MPa提升到503MPa。随着Cr含量的增加,基体电极电位从-0.646V不断升高到-0.544V,但裸钢的极化阻抗值Rp却从1586?·cm2降低到了795.5?·cm2。钢中Cr含量的增加在5个月的半浸泡腐蚀中并未提高其耐腐蚀性,腐蚀速率反而由0.0292mm/y略微增加到0.0304mm/y,其原因在于高的Cr含量导致钢中生成了易腐蚀相贝氏体和M-A岛。在腐蚀产物中发现Cr元素富集于锈层与基体的界面处,随着基体中Cr含量的增高,富集现象越明显,尤其在2.0Cr钢中内锈层Cr含量明显高于基体中的含量,锈层也更加致密。普通低碳钢中添加0.5-2.0%Cr,调质处理后的各试样组织皆为回火索氏体:其中0.5Cr钢中的铁素体充分再结晶转化为多边形铁素体,而1.1Cr和2.0Cr钢中的很多铁素体由于Cr对其回火过程中再结晶的推迟作用使其仍然保持着板条状;屈服强度从0.5Cr钢的391MPa提高到了2.0Cr钢的510MPa。调质态桩管钢试样在3.5%盐溶液中一直处于活化状态,且随着Cr含量增加,试样自腐蚀电位变化不大,皆在-0.57V左右,但腐蚀电流密度icorr从1.657×10-5 A·cm-2降低到了1.391×10-5 A·cm-2,极化阻抗值Rp从1014?·cm2增大到了1611?·cm2。随着Cr含量的增加,钢在液-气界面处腐蚀情况改善明显,与热轧空冷态、控轧控冷态试样相比,其腐蚀程度显著减轻。当Cr含量为2%时,试样耐蚀性最好,年腐蚀速率为0.0234mm/y,比Cr含量为0.5%的试样降低了8.6%。Cr元素在锈层中发现富集现象,在浸泡区主要富集于与基体接触的内锈层区,而在液-气界面区则富集于远离基体的外锈层区。少量合金元素对桩管钢试样腐蚀锈层的物相组成没有明显的影响,锈层均主要由α-Fe OOH、β-Fe OOH、γ-Fe OOH、Fe3O4和Fe2O3等组成。与液-气半浸泡实验相比,液-固腐蚀实验中试样的腐蚀速率普遍极小,皆在0.004 mm/y以下,因此合金元素、热处理方式对钢的腐蚀性影响均不明显,钢的腐蚀速度完全由环境因素,主要是氧含量控制。桩管钢埋在泥土中的部分生成的锈层比浸泡在水溶液中的更加均匀致密。电化学测试表明,桩管钢在饱和水土壤中随时间的推移,极化阻抗Rp不断增大,即表面锈层不断增厚,对基体保护性增强。