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管道是一种安全、有效、不间断、长距离输送能源的工具,随着能源需求的增加和工业技术的提高,管线钢正向着高压、大口径、高强度、高韧性、级别更高的钢发展。目前,X100管线钢已开始逐步投入使用。由于管道多为埋地敷设,在其服役过程当中,受到土壤腐蚀环境的作用易发生腐蚀问题造成安全事故,其中应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking,SCC)是其发生突发事故的主要原因之一,严重威胁管道安全运行。高强度管线钢的SCC问题已成为管道钢腐蚀的研究热点。基于此,本文以X100管线钢为研究对象,围绕其在近中性pH值环境下应力腐蚀的行为与规律,采用多物理场耦合模拟技术对应力腐蚀微裂纹前缘的Von Mises应力及局部电流密度进行模拟研究,探讨了边界载荷、裂纹大小、外加电位、管道的材料及双裂纹之间的距离对裂纹前缘应力腐蚀的影响。本文研究主要由三部分组成:(1)采用多物理场耦合模拟技术,通过将材料本构方程,电化学动力学方程与Gutman模型相耦合,构建了近中性pH环境下的高强钢应力腐蚀微裂纹的模型。应用Comsol Multiphysics实现本模型的数值模拟过程,通过边界设置、网格划分后,将模拟值与其它文献中数值进行对比,表明该模型的可靠性。(2)分析边界载荷、裂纹大小、外加电位及材料变化的情况下,裂纹前缘的Von Mises应力及局部电流密度的变化。研究表明当裂纹缺陷处的Von Mises应力超过材料的屈服强度时,裂纹尖端附近处的阳极电流密度会发生明显增大,在裂纹尖端处达到最大值;外加阴极电位小于-1000mV时,裂纹前缘的阳极电流密度以较大的下降趋势下降;在同等条件下,X65管线钢的阳极电流密度比X80、X100管线钢的阳极电流密度大一个数量级。(3)研究分析X100管线钢中含有双裂纹时,裂纹间距对裂纹前缘的Von Mises应力及局部电流的影响,并将定间距时的模拟结果与等情况下单裂纹时的结果进行对比。研究表明两裂纹之间的距离越大,裂纹前缘的Von Mises应力和阳极电流密度越大,而阴极电流密度越小,当两裂纹之间的距离远远大于374μm,其结果可以约等于单个裂纹时的结果。