本文围绕E690钢在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹萌生机理这一主题展开研究。采用应力腐蚀疲劳试验及其后一系列表征手段研究了其裂纹萌生和初期扩展的机制;采用原位电化学噪声、电化学阻抗谱等手段监测了其腐蚀疲劳过程中电化学行为演变;通过不同阴极电位下的S-N曲线结合快慢扫极化曲线,研究阴极电位对E690腐蚀疲劳裂纹萌生和初期扩展机制的影响;通过不同交变应力水平和不同充氢电流密度的矩阵实验,以及随后的可扩散氢和总氢的测定和力学拉伸试验,研究了交变应力与氢的交互作用及其对疲劳损伤累积的影响;在上述研究结果的基础上,并基于腐蚀动力学和等效初始缺陷尺寸理论,建立了一种快速评估腐蚀疲劳裂纹萌生寿命的模型,并对模型进行了实际应用和验证,验证结果较理想。全文最终形成了以下结论:(1)E690钢在模拟海水中的腐蚀疲劳裂纹萌生机制和初始扩展机制随着交变应力水平提高会发生转变,转变大致发生在0.8 σp0.2～0.95 σp0.2的峰值应力区间。当峰值应力低于该区间时,晶界阳极溶解作用强于机械作用,裂纹优先沿晶界处萌生。其中,大约68.4%的几率从原奥氏体晶界处萌生,大约31.6%的几率从贝氏体板条界处萌生。当峰值应力接近或超过弹性极限时,裂纹萌生于点蚀坑,并尽量保持原裂纹方向沿最短路径扩展,劈开贝氏体板条,最终形成准解理为主的扩展形貌。(2)交变应力对E690钢在模拟海水中腐蚀疲劳过程中的电化学行为有一定影响。交变应力阻碍了稳定腐蚀产物层的形成,促进了界面电化学反应。交变应力引发双电层的充放电,从而产生非法拉第的交变电流响应,其幅值与峰值应力的关系是否线性能判断试样表面是否屈服。电化学噪声的诸多指标变化规律表明,局部腐蚀倾向性随着循环次数增加而增加;随着峰值应力增加,腐蚀行为由全面腐蚀向点蚀转变,转变区间大致为0.8～0.95 σp0.2,从而导致了腐蚀疲劳裂纹萌生行为和机制的转变。(3)E690钢在模拟海水中腐蚀疲劳寿命和机制随阴极电位变化的规律因峰值应力大小而异。在本实验条件下,当峰值应力接近或超过弹性极限时,腐蚀疲劳寿命随阴极电位负移先增后减,在约-850 mV最大;OCP～-900 mV的电位区间,裂纹萌生机制同时受阳极溶解和氢致局部塑性形变控制;<-900 mV电位区间,阳极溶解基本被抑制,裂纹萌生机制只受氢致局部塑性形变控制;当峰值应力远小于弹性极限时,裂纹萌生机理只受阳极溶解控制,腐蚀疲劳寿命随阴极电位负移一直增大,在约-850～-950 mV时即达到107周。而阳极溶解和氢致局部塑性形变均会促进裂纹沿原奥氏体晶界或贝氏体板条界萌生和扩展,当两者均受到抑制时,裂纹穿晶扩展成分增加并形成准解理为主的断口。(4)氢主要以非可扩散氢存在于E690钢中,非可扩散氢可表达为充氢电流密度和峰值应力的函数。氢与交变应力的交互作用受到峰值应力大小的影响。当峰值应力远小于弹性极限时,氢与交变应力的交互作用较弱,且适当充氢(25～50mA·cm-2,12h)可同时降低断面收缩率损失和延伸率损失。当峰值应力接近和超过弹性极限时,氢与交变应力的交互作用较强,降低E690钢耐腐蚀疲劳性能:当充氢电流密度大于和小于25 mA·cm-2时,氢分别以氢脆和氢致局部塑性形变两种机制促进腐蚀疲劳裂纹萌生。此外,塑性形变集中程度不能评估氢脆导致的疲劳损伤累积。(5)针对高低峰值应力下E690钢在海水中的不同腐蚀疲劳裂纹萌生机制,并基于腐蚀动力学和等效初始缺陷尺寸理论,确定了裂纹萌生的临界尺寸,并提出了高低峰值应力下的腐蚀疲劳裂纹萌生寿命模型。模型预测的S-N曲线与实验数据点吻合较好,但低峰值应力下的模型由于未考虑应力集中对腐蚀动力学的影响仍有一定偏差。