货油舱(COT)等船体结构因腐蚀失效而导致的重大安全事故,不但会造成巨大的经济损失,而且会严重污染海洋生态环境并威胁海运人员人身安全。传统货油舱防腐方式为涂装涂层,该方法既提高了油船的维护成本,同时又难以保证防腐效果。国际海事组织(IMO)于2013年通过相关标准,规定耐蚀钢为COT涂层的唯一等效替代方案。日本相关研究组织已经进行了货油舱耐蚀钢的实际试用。中国的少数几家钢铁企业和科研院所初步开展了货油舱耐蚀钢的试制和实船试验,但对货油舱环境下钢板的腐蚀机理及其影响因素等方面研究尚不够系统和深入。通过深入研究相关机理攻破技术壁垒,对货油舱耐蚀钢的工业生产和实船应用具有重要意义。货油舱服役环境由上甲板湿气和下底板酸性溶液两种截然不同的环境共同组成。本文应用基于IMO标准自制的货油舱上甲板和下底板环境腐蚀模拟装置,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、电化学、夹杂物原位分析和失重分析等手段分别对E36级船板钢在上甲板和下底板环境中的腐蚀行为和机理进行了研究,得出了如下研究结果：对上甲板环境研究结果表明：将C含量降低至0.035%左右,重要耐蚀合金元素Cr达到1%wt含量,配合少量微量合金元素,采用TMCP工艺获得的单相铁素体组织E36级船板钢,其耐蚀性能较传统E36级船板钢显著提高,同时25年外推腐蚀减薄量仅为1.69mm,较传统E36级船板钢的9.35mm降低了82%,满足IMO标准小于2mm的要求。上甲板腐蚀形式为均匀腐蚀,腐蚀产物膜表层为α-FeOOH、γ-FeOOH与FeS2、Fe1-xS和S单质组成的相间分布的结构,内层主要为针状α-FeOOH、γ-FeOOH组成的相对致密结构。随着Cr含量的增加,内层腐蚀产物出现Cr的明显富集,增加了腐蚀产物膜致密性,阻止了腐蚀介质与基体间的离子交换,提高了近界面基体的电化学电位,同时大角度晶界比例的下降降低了腐蚀萌生和发展的趋势,进而提高耐蚀性能。对下底板环境研究结果表明：下底板腐蚀形式以点蚀为主,在钢基体与夹杂物直接毗邻的交界处,以夹杂物与钢基体为阳极,存在几个微米范围的微电池,夹杂物腐蚀脱落之后,金属离子发生水解,蚀坑内的pH值持续降低,导致点蚀继续向纵向发展。其中MnS夹杂物较其它类型的夹杂物优先诱发点蚀,夹杂物的溶解优先从曲率半径小的地方开始。随之,晶界在夹杂物周围的钢基体中优先被腐蚀,晶界组态和位错密度共同作用影响钢的耐腐蚀性能。Cu、Mo元素的加入和低C含量的成分设计能够获得最优的耐腐蚀性能,腐蚀速率最低达0.299mm/a,较传统E36级船板钢(5.56mm/a)下降了95%,Cr元素在点蚀腐蚀情况下表现为负面影响因素。对于化学成分相同的钢,单相组织相对于存在少量粒状贝氏体的双相组织的耐蚀性能要好,热处理后钢的腐蚀速率依次为退火态≈回火态<淬火态<TMCP态。对焊接接头的评价结果表明：应用H08MnA焊丝焊接的焊接接头上甲板腐蚀台阶深度为46.146μm(30μm≤r≤50μm),台阶角度为14.1°<15°,满足IMO标准和中国船级社指南要求。应用H08Mn2MoA焊丝焊接获得的焊接接头焊缝处微观组织更为细小,为多边形铁素体+针状铁素体,在下底板环境中腐蚀速率最低为0.1832mm/a,焊缝处腐蚀性能优于母材。引入焊接接头的减薄协同度R值概念,令R=CH/Cm×100%。R值在50%～200%之间为合格区域,在焊缝和母材绝对减薄量之差的评价基础之上,突出了二者协同减薄的重要性,从而完善了焊接接头评价指标。