CN103454206A - 一种加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法，属于不锈钢腐蚀技术领域，该方法通过元胞自动机实现不锈钢阳极溶解、钝化、氢离子扩散和盐膜水解，氢离子扩散采用萧邦区段方法提高扩散模拟的效率，在蚀坑生长过程中使用有限元实时分析蚀坑表面的应力和应变分布，再通过古特曼模型计算蚀坑表面各个微区的力学因素对腐蚀作用，以此作为元胞自动机的边界条件进行点蚀模拟。本发明方法能够在介观尺度上了解力学和电化学交互作用下不锈钢亚稳态点蚀生长和转变机理，对预防不锈钢点蚀破坏提供有利的帮助。

Description

一种加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法

技术领域

本发明属于不锈钢腐蚀技术领域，具体涉及一种加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法。

背景技术

不锈钢使用广泛，而点蚀是其主要的腐蚀破坏形式，特别是在加载条件下，载荷会促进点蚀生长，而且点蚀还是应力腐蚀和腐蚀疲劳裂纹的主要萌生源，对承力结构寿命有着至关重要的影响。点蚀一般萌生于不锈钢表面的夹杂处，然后进入到亚稳态生长，亚稳态生长对于点蚀的生长非常重要，在一定条件下亚稳态点蚀能进入稳态生长直至不锈钢破坏，或者亚稳态点蚀发生再钝化不再生长。目前点蚀的模拟方法中元胞自动机方法相对于蒙特卡洛等方法，由于易于再现物理系统的本质特征而较具优势。针对于不锈钢亚稳态点蚀模拟方法，经检索仅发现文献报道使用元胞自动机方法在不受力情况下的模拟(文献1：L.Li，X.G.Li,C.F.Dong,K.Xiao,L.Lu,Electrochemistry Communications 11(2009)1826；文献2：L.Li,X.G.Li,C.F.Dong,Y.Z.Huang,Electrochimica Acta 54(2009)6389)，而在加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟方法没有发现相关的专利和文献报道。

发明内容

本发明的目的是使用元胞自动机耦合有限元方法模拟在加载条件下不锈钢亚稳态点蚀生长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法，该方法通过元胞自动机实现点蚀过程中蚀坑内部的不锈钢阳极溶解、钝化、氢离子扩散和盐膜水解的模拟，氢离子扩散采用萧邦区段方法提高扩散模拟的效率，在蚀坑生长过程中使用有限元实时分析蚀坑表面的应力和应变分布，再通过古特曼模型计算蚀坑表面各个微区的力学因素对腐蚀作用，以此作为元胞自动机的边界条件进行点蚀模拟。

该方法具体包括如下步骤：

（1）建立一个二维元胞空间。元胞空间采用诺埃曼邻域，即每个元胞只考虑上、下、左、右四个最近邻元胞对它的作用。设定7种元胞：中性溶液元胞、酸性溶液元胞、金属元胞、活性金属元胞、钝化元胞、盐膜元胞、表面钝化膜元胞。中性溶液元胞是指当前元胞位置由水占据；酸性溶液元胞是指当前元胞位置由水合氢离子占据；金属元胞是指当前元胞位置由金属占据，并且金属不和中性溶液元胞或酸性溶液元胞接触；活性金属元胞是指当前元胞位置由金属占据，并且金属至少和一个中性溶液元胞或酸性溶液元胞接触；钝化元胞是指当前元胞位置由钝化的金属占据；盐膜元胞是指当前元胞位置由盐膜占据，盐膜元胞主要成分是FeCl₂；表面钝化膜元胞是指当前元胞位置由不锈钢表面的钝化膜占据。如果某一活性金属元胞或钝化元胞所有的溶液元胞邻居都是中性溶液元胞，称此元胞处于中性环境，如果某一活性金属元胞或钝化元胞的溶液元胞邻居中至少有一个酸性溶液元胞，称此元胞处于酸性环境。因此活性金属元胞和钝化元胞就构成了蚀坑的表面。除了盐膜元胞外，所有的元胞都是排他性的，即当前位置只能有一种元胞类型，而盐膜元胞必须与中性溶液元胞或酸性溶液元胞共存；

（2）设置元胞空间初始状态。在元胞空间中间位置的水平方向上放置一层表面钝化膜元胞，在这层表面钝化膜元胞下方全部放置金属元胞，在这层表面钝化膜元胞上方全部放置中性溶液元胞。在这层表面钝化膜元胞的中间制作一个破损，用酸性溶液元胞替换表面钝化膜元胞的位置，用以模拟点蚀的萌生。假定蚀坑内发生阳极反应，表面钝化膜发生阴极反应，并且不锈钢点蚀体系溶液中存在氯离子和充分的溶解氧；

（3）使用有限元计算蚀坑表面的应力应变分布。

3.1得到蚀坑表面所有元胞(即活性金属元胞和钝化元胞)坐标，制作蚀坑边界线，与平板边界线连接形成完整的平面图；所述蚀坑边界线是指构成蚀坑表面的曲线，平板边界线是由表面钝化膜元胞以下空间的左侧、右侧和底边边界直线以及蚀坑边界线左、右端点分别到左、右侧边界直线的垂直连线构成；

3.2创建与平面图相应的部件；

3.3创建材料，分配不锈钢弹性和塑性属性；创建截面属性，给部件赋予截面属性；

3.4定义装配件，分配部件实例；

3.5设置分析步，有三个分析步，分别为初始分析步，输出原始坐标分析步，施加载荷分析步；所述初始分析步是指有限元计算开始时的分析步，输出原始坐标分析步是指输出平板所有点原始坐标时的分析步，施加载荷分析步是指在平板边界线施加拉伸载荷时的分析步；

3.6定义载荷和边界条件，在平板右侧边界线施加拉伸载荷，在平板左侧边界线和底边边界线施加约束；

3.7划分网格，在平板边界线和蚀坑边界线分别定义种子，确保蚀坑边界线的网格有足够密度以保证精度；

3.8提交分析作业，分析完成后，通过路径得到蚀坑边界线所有点的原始坐标、静水压力、等效塑性应变，用于步骤（4）中的力学化学效应计算；

（4）将蚀坑边界线上所有酸性环境中的活性金属元胞、中性环境中的活性金属元胞、酸性环境中的钝化元胞分别进行标注，随机选取任一个活性金属元胞或钝化元胞，按照以下4.1-4.3过程中的演化规则进行演化，然后重复4.1-4.3过程，直到标注的所有活性金属元胞和钝化元胞演化完成；

4.1如果活性金属元胞是处于酸性环境中，则根据腐蚀概率发生腐蚀，即Fe→Fe²⁺，Fe²⁺+H₂O→FeOH⁺+H⁺，所述腐蚀概率是指金属发生腐蚀的几率。首先得到该活性金属元胞的静水压力和等效塑性应变，根据古德曼模型(文献：E.M.Gutman,Mechanochemistry of Materials,Cambridge Intemational Science Publishing,1998)，计算力学化学效应影响因子I/I_a，根据力学化学效应影响因子误差容限，得到与该活性金属元胞相连并具有相同力学化学效应影响因子的活性金属元胞。然后根据力学化学效应影响因子的大小，将该活性金属元胞和相连的活性金属元胞替换为酸性溶液元胞，并在每个酸性溶液元胞上放置一个盐膜元胞；所述力学化学效应影响因子误差容限是指力学化学效应影响因子设定的误差范围，在此范围内力学化学效应影响因子看做是相同的。

古德曼模型：

弹性变形 $\frac{I}{I_a}=\exp \frac{\mathrm{\ΔPM}}{\mathrm{RT\ρ}}$ 塑性变形 $\frac{I}{I_a}=(\frac{\mathrm{\Δ\ϵ}}{{\mathrm{\ϵ}}_0}+1)\exp \frac{\mathrm{\ΔPM}}{\mathrm{RT\ρ}}$ 公式(1)

其中I是变形后的阳极电流(A)，I_a是变形前的阳极电流(A)，ΔP是静水压力(Pa)，M是摩尔质量(kg/mol)，ρ是密度(kg/m³)，Δε是等效塑性应变，ε₀是应变硬化开始时的应变，R是气体常数(J/Kmol)，T是温度(K)；

4.2如果活性金属元胞是处于中性环境中，则根据钝化概率发生钝化，即将该活性金属元胞替换为钝化元胞；所述钝化概率是指金属发生钝化的几率；

4.3如果钝化元胞是处于酸性环境中，则根据溶解概率发生溶解，即将该活性金属元胞替换为中性溶液元胞；所述溶解概率是指钝化的金属发生溶解的几率；

（5）盐膜元胞水解。盐膜元胞的水解能供应氢离子，如果盐膜元胞的邻居有中性溶液元胞，则将该中性溶液元胞替换为酸性溶液元胞，如果达到盐膜元胞氢离子释放数，就移走盐膜元胞。由于受到重力作用，盐膜元胞要不断地向下移动，直到下面是金属元胞、活性金属元胞、钝化元胞或盐膜元胞；所述盐膜元胞氢离子释放数是指盐膜元胞中能够释放出的氢离子数；

（6）设置表面钝化膜元胞破损。当达到表面钝化膜元胞破损时间时，得到蚀坑口的表面钝化膜元胞数，根据表面钝化膜元胞破损程度，从蚀坑口的表面钝化膜元胞中间向两边移走相应的元胞数，并放置中性溶液元胞；所述表面钝化膜元胞破损时间是指将蚀坑口的表面钝化膜元胞移走的计算时间步，表面钝化膜元胞破损程度是指移走的蚀坑口表面钝化膜元胞数和蚀坑口表面钝化膜元胞总数的比；

（7）氢离子扩散。为了更高效的执行扩散模拟，采用萧邦区段方法(文献：B.Chopard,L.Frachebourg,M.Droz,Intemational Journal of Modem Physics C 5(1994)47)，根据等式(2)得到计算时间间隔和扩散时间间隔的关系，设定区段长度和区段迭代次数。根据区段长度，将元胞空间分成L×L个区段，在每个区段中，将该区段所有的中性溶液元胞和酸性溶液元胞在区段内重新进行随机分布，然后将每个区段向下和向左移动一半，再重新进行每个区段溶液元胞的随机分布，直到区段迭代次数；

计算时间间隔dt＝nl²扩散时间间隔

公式(2)

其中dt是计算时间间隔(s)，dt_D是扩散时间间隔(s)，n是区段迭代次数，l是区段长度，a是晶格常数(m)，D₀是氢离子扩散系数(m²/s)；

（8）计算暂态电流、电流密度，蚀坑半径

电流 $I\left(t\right)=\mathrm{\π}{\left(\frac{{2a}^2}{\mathrm{\π}}\right)}^{3/2}\frac{\mathrm{zF\ρ}}{\mathrm{Mdt}}N{\left(t\right)}^{1/2}\mathrm{dN}\left(t\right)$ 公式(3)；

电流密度 $i\left(t\right)=\frac{I\left(t\right)}{{4a}^{2}N\left(t\right)}$ 公式(4)；

蚀坑半径 $R\left(t\right)=\sqrt{\frac{2N\left(t\right)a^2}{\mathrm{\π}}}$ 公式(5)；

其中：I(t)是t时刻的电流(A)，i(t)是t时刻的电流密度(A/m²)，R(t)是t时刻的蚀坑半径(m)，z是价电子数，F是法拉第常数(C/mol)，N(t)是在t时间内溶解的金属元胞总数，dN(t)是在dt时间间隔内溶解的金属元胞数；

（9）重复3-8过程，直到计算迭代次数。

上述步骤（8）中公式(3)-(4)推导过程如下：

根据法拉第定律I(t)dt＝zFdn(t)    公式(6)；

其中，n(t)是在t时间内溶解的金属物质的量(mol)；

因此n(t)可以表示为公式(7)；

将公式(5)中的蚀坑半径R(t)代入到公式(7)中，

$n\left(t\right)=\frac{2}{3}\mathrm{\π}{\left(\frac{2N\left(t\right)a^2}{\mathrm{\π}}\right)}^{3/2}\frac{\mathrm{\ρ}}{M}$ 公式(8)；

将公式(8)代入到公式(6)中求导，就得到公式(3)的电流，

电流密度 $i\left(t\right)=\frac{I\left(t\right)}{2\mathrm{\πR}{\left(t\right)}^2{a}^2}$ 公式(9)；

将公式(5)中的蚀坑半径R(t)代入到公式(9)中，就得到公式(4)的电流密度。

本发明具有如下有益效果：

本发明使用元胞自动机耦合有限元方法模拟在加载条件下不锈钢亚稳态点蚀生长，该方法能够在介观尺度上了解力学和电化学交互作用下的不锈钢亚稳态点蚀生长和转变机理，对预防不锈钢点蚀破坏提供有利的帮助。

附图说明

图1为本发明元胞空间平面示意图。

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本明作详细说明。

本发明方法流程图如图2所示，具体实施包括如下步骤：

1.建立二维元胞空间。如图1所示，建立横向x和纵向y长度为1024×1024的二维元胞空间，并设置中性溶液元胞W为0，酸性溶液元胞H为1，金属元胞M为2，活性金属元胞A为3，钝化元胞P为4，盐膜元胞S为5，表面钝化膜元胞F为6；

2.设置元胞空间初始状态。在x=511位置放置一层表面钝化膜元胞，在这层表面钝化膜元胞下方x=0-510空间全部放置金属元胞，在这层表面钝化膜元胞上方x=512-1023空间全部放置中性溶液元胞。在这层表面钝化膜元胞上y=510-513位置将表面钝化膜元胞替换为4个酸性溶液元胞；

3.使用有限元计算蚀坑表面的应力应变分布。

3.1确定蚀坑两端的端点和最底点，得到蚀坑表面所有的元胞坐标，制作蚀坑边界线，以40个节点为最佳，与平板边界线连接形成完整的平面图；

3.2创建二维平面、可变形体部件；

3.3创建材料，设定不锈钢弹性模量＝210GPa，泊松比=0.28，塑性属性(屈服应力，塑性应变)为(290.0,0.0),(345.0,0.02),(395.0,0.04),(439.0,0.06),(475.0,0.08),(511.0,0.1),(550.0,0.12),(584.0,0.14),(611.0,0.16),(639.0,0.18),(664.0,0.2),(684.0,0.22),(709.0,0.24),(729.0,0.26),(748.0,0.28),(770.0,0.3),(789.0,0.32),(811.0,0.34),(829.0,0.36),(850.0,0.38),(866.0,0.4),(882.0,0.42),(900.0,0.44),(918.0,0.46),(920.0,0.47)；创建截面属性，给部件赋予截面属性；

3.4定义装配件，分配部件实例；

3.5设置分析步，分别为初始分析步，输出原始坐标分析步，施加载荷分析步；

3.6定义边界条件和载荷，在平板右侧边界线施加200MPa拉伸载荷，在平板左侧边界线施加x方向的约束，在平板底边边界线施加y方向的约束；

3.7划分网格，在平板边界线定义8个种子，在蚀坑边界线定义40个种子，采用4节点双线性平面应力四边形非兼容单元和3节点线性平面应力三角形单元混合；

3.8提交分析作业，作业完成后通过路径得到蚀坑边界线所有点的原始坐标、静水压力、等效塑性应变；

4.将蚀坑边界线上所有酸性环境中的活性金属元胞、中性环境中的活性金属元胞、酸性环境中的钝化元胞分别进行标注，随机选取任一个活性金属元胞或钝化元胞，按照以下4.1-4.3过程中的演化规则进行演化，然后重复4.1-4.3过程，直到标注的所有活性金属元胞和钝化元胞演化完成；

4.1如果活性金属元胞是处于酸性环境中，则根据腐蚀概率＝0.1发生腐蚀，首先得到该活性金属元胞的静水压力和等效塑性应变，根据公式(1)的古德曼模型，设定参数M＝55.85×10^-3kg/mol，ρ=7.8×10³kg/m³，ε₀=0.002，R＝8.314J/Kmol，T=298.15K，得到该活性金属元胞力学化学效应影响因子，设定力学化学效应影响因子误差容限＝5%，得到与该活性金属元胞相连的并具有相同力学化学效应影响因子的活性金属元胞。假设力学化学效应影响因子＝3，将该活性金属元胞及相连的2个活性金属元胞替换为酸性溶液元胞，并放置盐膜元胞；

4.2如果活性金属元胞是处于中性溶液环境中，则根据钝化概率=0.1发生钝化；

4.3如果钝化元胞是处于酸性环境中，则根据溶解概率＝0.1发生溶解；

5.盐膜元胞水解，设定盐膜元胞氢离子释放数为4，将邻居的中性溶液元胞替换为酸性溶液元胞，直到达到盐膜元胞氢离子释放数则移走盐膜元胞，并进行盐膜不断地沉积；

6.设置表面钝化膜元胞破损，当达到表面钝化膜元胞破损时间=600，设定表面钝化膜元胞破损程度=1.0，将蚀坑口表面钝化膜元胞全部移走，并放置中性溶液元胞；

7.氢离子扩散。根据公式(2)，设定参数dt=2.5×10^-3s，a＝2.5×10^-8m，D₀=5.0×10^-9m²/s，计算得到扩散时间间隔dt_D=3.125×10^-8s，则dt/dt_D＝nl²=8×10⁴，由此设置萧邦区段长度l＝64，区段迭代次数n=20，将元胞空间分成20×20个区段，在每个区段中，将该区段所有的中性溶液元胞和酸性溶液元胞分配随机数，然后按快速排序算法针对随机数进行排序由此达到该区段溶液元胞的随机分布，然后将每个区段向下和向左移动一半，再重新进行随机分布，直到区段迭代次数n=20；

8.计算暂态电流、电流密度，蚀坑半径，根据公式(3)-(5)计算，设定参数z=2.0，F=96485C/mol；

9.重复3-8过程，直到计算迭代次数＝1500。

Claims (3)

1.一种加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法，其特征在于：该方法通过元胞自动机实现点蚀过程中蚀坑内部的不锈钢阳极溶解、钝化、氢离子扩散和盐膜水解的模拟，氢离子扩散采用萧邦区段方法提高扩散模拟的效率，在蚀坑生长过程中使用有限元实时分析蚀坑表面的应力和应变分布，再通过古特曼模型计算蚀坑表面各个微区的力学因素对腐蚀作用，以此作为元胞自动机的边界条件进行点蚀模拟。

2.根据权利要求1所述加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

（1）建立一个二维元胞空间；设定七种元胞：中性溶液元胞、酸性溶液元胞、金属元胞、活性金属元胞、钝化元胞、盐膜元胞、表面钝化膜元胞；所述元胞空间采用诺埃曼邻域，即每个元胞只考虑上、下、左、右四个最近邻元胞对它的作用；如果某一活性金属元胞或钝化元胞所有的溶液元胞邻居都是中性溶液元胞，称此元胞处于中性环境，如果某一活性金属元胞或钝化元胞的溶液元胞邻居中至少有一个酸性溶液元胞，称此元胞处于酸性环境；除了盐膜元胞外，所有的元胞都是排他性的，即当前位置只能有一种元胞类型，而盐膜元胞必须与中性溶液元胞或酸性溶液元胞共存；

（2）设置元胞空间初始状态；在元胞空间中间位置的水平方向上放置一层表面钝化膜元胞，在这层表面钝化膜元胞下方全部放置金属元胞，在这层表面钝化膜元胞上方全部放置中性溶液元胞；在这层表面钝化膜元胞的中部用酸性溶液元胞替换表面钝化膜元胞的位置，用以模拟点蚀的萌生；

（3）使用有限元计算蚀坑表面的应力应变分布；包括如下步骤：

3.1得到蚀坑表面所有元胞坐标，制作蚀坑边界线，与平板边界线连接形成完整的平面图；所述蚀坑边界线是指构成蚀坑表面的曲线，平板边界线是由表面钝化膜元胞以下空间的左侧、右侧和底边边界直线以及蚀坑边界线左、右端点分别到左、右侧边界直线的垂直连线构成；

3.2创建与平面图相应的部件；

3.3创建材料，分配不锈钢弹性和塑性属性；创建截面属性，给部件赋予截面属性；

3.4定义装配件，分配部件实例；

3.5设置分析步，有三个分析步，分别为初始分析步，输出原始坐标分析步，施加载荷分析步；所述初始分析步是指有限元计算开始时的分析步，输出原始坐标分析步是指输出平板所有点原始坐标时的分析步，施加载荷分析步是指在平板边界线施加拉伸载荷时的分析步；

3.6定义载荷和边界条件，在平板右侧边界线施加拉伸载荷，在平板左侧边界线和底边边界线施加约束；

3.7划分网格，在平板边界线和蚀坑边界线分别定义种子，确保蚀坑边界线的网格有足够密度以保证精度；

3.8提交分析作业，分析完成后，通过路径得到蚀坑边界线所有点的原始坐标、静水压力、等效塑性应变，用于步骤（4）中的力学化学效应计算；

（4）将蚀坑边界线上所有酸性环境中的活性金属元胞、中性环境中的活性金属元胞、酸性环境中的钝化元胞分别进行标注，随机选取任一个活性金属元胞或钝化元胞，按照以下4.1-4.3过程中的演化规则进行演化，然后重复4.1-4.3过程，直到标注的所有活性金属元胞和钝化元胞演化完成；

4.1如果活性金属元胞是处于酸性环境中，则根据腐蚀概率发生腐蚀，所述腐蚀概率是指金属发生腐蚀的几率；首先得到该活性金属元胞的静水压力和等效塑性应变，根据古德曼模型计算力学化学效应影响因子I/I_a，根据力学化学效应影响因子误差容限，得到与该活性金属元胞相连并具有相同力学化学效应影响因子的活性金属元胞；然后根据力学化学效应影响因子的大小，将该活性金属元胞和相连的活性金属元胞替换为酸性溶液元胞，并在每个酸性溶液元胞上放置一个盐膜元胞；所述力学化学效应影响因子误差容限是指力学化学效应影响因子设定的误差范围，在此范围内力学化学效应影响因子看做是相同的；所述古德曼模型为：

弹性变形 $\frac{I}{I_a}=\exp \frac{\mathrm{\ΔPM}}{\mathrm{RT\ρ}};$ 塑性变形 $\frac{I}{I_a}=(\frac{\mathrm{\Δ\ϵ}}{{\mathrm{\ϵ}}_0}+1)\exp \frac{\mathrm{\ΔPM}}{\mathrm{RT\ρ}}$ 公式(1)

公式（1）中：I是变形后的阳极电流，I_a是变形前的阳极电流，ΔP是静水压力，M是摩尔质量，ρ是密度，Δε是等效塑性应变，ε₀是应变硬化开始时的应变，R是气体常数，T是温度；

4.2如果活性金属元胞是处于中性环境中，则根据钝化概率发生钝化，即将该活性金属元胞替换为钝化元胞；所述钝化概率是指金属发生钝化的几率；

4.3如果钝化元胞是处于酸性环境中，则根据溶解概率发生溶解，即将该活性金属元胞替换为中性溶液元胞；所述溶解概率是指钝化的金属发生溶解的几率；

（5）盐膜元胞水解；如果盐膜元胞的邻居有中性溶液元胞，则将该中性溶液元胞替换为酸性溶液元胞，如果达到盐膜元胞氢离子释放数，就移走盐膜元胞；盐膜元胞由于重力作用要不断地向下移动，直到盐膜元胞下面是金属元胞、活性金属元胞、钝化元胞或盐膜元胞；所述盐膜元胞氢离子释放数是指盐膜元胞中能够释放出的氢离子数；

（6）设置表面钝化膜元胞破损；当达到表面钝化膜元胞破损时间时，得到蚀坑口的表面钝化膜元胞数，根据表面钝化膜元胞破损程度，从蚀坑口的表面钝化膜元胞中间向两边移走相应的元胞数，并放置中性溶液元胞；所述表面钝化膜元胞破损时间是指将蚀坑口的表面钝化膜元胞移走的计算时间步，表面钝化膜元胞破损程度是指移走的蚀坑口表面钝化膜元胞数和蚀坑口表面钝化膜元胞总数的比；

（7）氢离子扩散；采用萧邦区段方法，根据公式(2)得到计算时间间隔和扩散时间间隔的关系，设定区段长度和区段迭代次数；根据区段长度，将元胞空间分成L×L个区段，在每个区段中，将该区段所有的中性溶液元胞和酸性溶液元胞在区段内重新进行随机分布，然后将每个区段向下和向左移动一半，再重新进行每个区段溶液元胞的随机分布，直到区段迭代次数；

计算时间间隔dt＝nl²；扩散时间间隔

公式(2)

公式(2)中，dt是计算时间间隔，dt_D是扩散时间间隔，n是区段迭代次数，l是区段长度，a是晶格常数，D₀是氢离子扩散系数；

（8）根据公式(3)-(5)计算暂态电流、电流密度，蚀坑半径；

电流 $I\left(t\right)=\mathrm{\π}{\left(\frac{{2a}^2}{\mathrm{\π}}\right)}^{3/2}\frac{\mathrm{zF\ρ}}{\mathrm{Mdt}}N{\left(t\right)}^{1/2}\mathrm{dN}\left(t\right)$ 公式(3)；

电流密度 $i\left(t\right)=\frac{I\left(t\right)}{{4a}^{2}N\left(t\right)}$ 公式(4)；

蚀坑半径 $R\left(t\right)=\sqrt{\frac{2N\left(t\right)a^2}{\mathrm{\π}}}$ 公式(5)；

公式(3)-(5)中：I(t)是t时刻的电流，i(t)是t时刻的电流密度，R(t)是t时刻的蚀坑半径，z是价电子数，F是法拉第常数，N(t)是在t时间内溶解的金属元胞总数，dN(t)是在dt时间间隔内溶解的金属元胞数；

（9）重复步骤(3)-(8)过程，直到计算迭代次数。

3.根据权利要求2所述加载条件下不锈钢亚稳态点蚀模拟的方法，其特征在于：步骤（1）中所述中性溶液元胞是指当前元胞位置由水占据；酸性溶液元胞是指当前元胞位置由水合氢离子占据；金属元胞是指当前元胞位置由金属占据，并且金属不和中性溶液元胞或酸性溶液元胞接触；活性金属元胞是指当前元胞位置由金属占据，并且金属至少和一个中性溶液元胞或酸性溶液元胞接触；钝化元胞是指当前元胞位置由钝化的金属占据；盐膜元胞是指当前元胞位置由盐膜占据，盐膜元胞主要成分是FeCl₂，表面钝化膜元胞是指当前元胞位置由不锈钢表面的钝化膜占据。

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