X80管线钢在近中性pH溶液中腐蚀行为研究

目的研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀与应力腐蚀裂纹萌生行为。方法采用电化学实验和浸泡实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀行为,采用慢应变速率拉伸实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位和外加电位下的应力腐蚀裂纹萌生行为。结果 X80管线钢在近中性p H溶液中的极化曲线只有活化区,没有钝化区,其自腐蚀电位约为-750 m V,浸泡195天后,试样表面没有氧化膜出现,但是观察到点蚀坑。在自腐蚀电位下,X80管线钢试验表面有大量的应力腐蚀裂纹;在-500 m V阳极外加电位下,X80管线钢试验表面几乎没有观察到应力腐蚀裂纹;在-850 m V阴极外加电位下,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹很少,但是随着外加阴极电位负移到-1300 m V时,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹增多。结论 X80管线钢在近中性p H溶液中发生均匀腐蚀,但是夹杂物剥落能在X80管线钢表面形成点蚀坑。在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位下,X80管线钢应力腐蚀裂纹萌生敏感性最强;外加阴极电位抑制应力腐蚀裂纹萌生,但是随着外加阴极电位的负移,应力腐蚀裂纹萌生敏感性增强;外加阳极电位下,由于均匀腐蚀的作用,应力腐蚀裂纹萌生敏感性较弱。     

CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在0.5mol/LNa2CO3 1mol/LNaHCO3溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低。试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂。应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释。     

CO32--HCO3-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在 0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3 溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性.结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区.在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低.试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂.应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释.     

市政给排水管道缝隙腐蚀行为研究

对给排水管道用TP140钢进行了模拟市政给排水管道水中应力条件下的缝隙腐蚀试验。结果表明,无论有无外加应力,缝隙的存在都会加剧TP140钢材料的腐蚀,使得有缝隙试样的腐蚀速率远大于无缝隙试样;随着外加应力从0.6σ增加至1.0σ,TP140钢的最大腐蚀深度和平均腐蚀深度都呈现为先减小而后增加的趋势,在外加应力为0.8σ时取得最小值;相对于未施加外加应力条件,随着外加应力的增加,无缝隙和有缝隙条件下试样的腐蚀电位均向负向移动,且腐蚀电流密度均增大。施加外加应力,TP140钢的耐腐蚀性能降低,且有缝隙试样的腐蚀更为严重;外加应力试样的交流阻抗谱图中容抗弧的半径有所减小,腐蚀速率有所加快,这表明外加应力使材料的电化学阻抗降低,加速了TP140钢的腐蚀。     

轨道车辆不锈钢车体激光焊部分熔透搭接接头疲劳性能研究

根据部分熔透搭接激光焊工艺特点和结合不锈钢车体侧墙结构,采用不同规格厚度及表面加工类型组合不锈钢进行部分熔透搭接激光焊,焊后对试样进行腐蚀和疲劳试验,以研究其疲劳性能。试验结果表明：疲劳裂纹均启裂于下板上表面的热影响区,并向下板内部扩展;在试样的宽度方向上,裂纹从下板一侧启裂,向另一侧扩展。疲劳断口扫描电镜分析发现,所有断口整个断裂界面比较粗糙,未观察到明显韧窝和腐蚀引起的点腐。在相同疲劳循环次数的条件下,激光焊部分熔透搭接接头疲劳强度随厚度增加而提高。腐蚀疲劳试验结果表明,在高载荷条件下,腐蚀时间对接头疲劳性能的影响较小;随着疲劳循环次数的增加,腐蚀对接头疲劳性能的影响逐渐增大。     

冷轧变形对Ti425钛合金耐蚀性能的影响

研究了Ti425钛合金不同变形量冷轧后的显微组织与残余应力变化,并通过在模拟油气管服役环境中的电化学测试、浸泡腐蚀以及应力腐蚀试验,研究了冷轧变形量对合金耐蚀性能的影响。结果表明：随着冷轧变形量的增加,α板条厚度逐渐减小,α板条和β相结构出现扭结。残余应力随距表面深度的不同而变化,不同变形量试样表面均呈现残余压应力。20%和30%变形量试样内部为残余拉应力且晶粒尺寸不均匀;40%和50%变形量试样内部仍为残余压应力且晶粒尺寸较均匀;未变形试样由于热处理等因素,其内部仍存在残余拉应力,且随深度的增加变化较平缓。不同冷轧变形量试样的自腐蚀电位与容抗弧半径的大小顺序为50%>40%>0>20%>30%;自腐蚀电流密度则表现为相反的规律。不同变形量试样表面的腐蚀严重程度及抗应力腐蚀性能与自腐蚀电位的变化规律相同。     

Al—Li—Cu—Mg合金应力腐蚀性能及机理研究

利用恒应变速率方法研究了Al—Li—Cu—Mg合金的应力腐蚀开裂,包括时效条件及外加电位对应力腐蚀的影响,同时研究了试样表面相对氢浓度与外加电位及应力腐蚀时间的关系,实验结果表明,合金的应力腐蚀性能取决于时效条件,其中峰时效条件下最差,自然时效条件下最好,应力腐蚀敏感性及试样表面氢浓度与外加电位有关,阳极电位增加应力腐蚀敏感性,阴极电位低于临界电位时加速应力腐蚀,认为合金在应力腐蚀过程中阳极溶解与氢脆机制联合作用。     

40CrNi2Si2MoVA钢的大气应力腐蚀行为

用单轴拉伸试样和预制裂纹试样研究40CrNi2Si2MoVA高强度钢在典型大气环境下的抗应力腐蚀性能.施加应力后的试样分别暴露于北京、青岛、万宁3个不同的大气试验站.研究表明:40CrNi2Si2MoVA钢的抗应力腐蚀性能取决于环境,在海洋性环境下应力腐蚀性较高.扫描电子显微镜微观分析表明裂纹起始于表面的腐蚀点,并向试样内部扩展,为沿晶开裂,有二次裂纹存在.随着应力水平的增大,二次裂纹明显增加.     

微弧表面处理对AZ31B镁合金耐腐蚀及耐腐蚀疲劳性能的影响

采用微弧表面处理技术(微弧氧化MAO和微弧复合MCC)在AZ31B镁合金基体上制备出不同断面结构的防护涂层。通过电化学腐蚀及腐蚀疲劳测试方法,研究了MAO、MCC涂层的电化学腐蚀及腐蚀疲劳性能。结果表明,生长10 min的MAO涂层具有较好的耐电化学腐蚀性能。MAO涂层表面存在微孔和微裂纹,在应力条件下微孔和微裂纹作为疲劳断裂的裂纹萌生点,可加速裂纹的萌生与扩展,使其腐蚀疲劳寿命相较AZ31B合金基体降低了55%。而具有MCC涂层的AZ31B合金试样腐蚀疲劳极限为(64.0±5.4) MPa,比AZ31B合金基体提高了59%。在低应力载荷下(＜80 MPa),微弧复合涂层试样的腐蚀疲劳强度得到明显提高。     

TC11钛合金高温持久异常断裂分析

为分析TC11钛合金高温持久试样异常断裂原因,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察分析高温持久异常断裂试样的断口及表面微观形貌,并用能谱仪进行微区成分分析。异常断裂试样表面发生明显氧化和多处开裂,试样断口边部存在多处深褐色氧化凹坑,断口外圆周凹坑处多发生沿晶断裂,心部为韧性断裂。试样表面裂纹区域含有Cl、Mg、Na等元素,是导致试样异常断裂的直接原因。Mg、Na、Cl等元素是由捆绑热电偶的石棉绳引入,在高温环境下试样表面发生热盐应力点腐蚀,随着高温持久试验应力的持续加载试样发生形变,点腐蚀凹坑处产生裂纹并迅速延伸导致试样异常断裂。采用镍铬丝捆绑热电偶时试样表面未发生热盐应力腐蚀,其对TC11钛合金持久性能的影响很小。     

含缺口TC21钛合金腐蚀疲劳性能分析

研究了TC21钛合金缺口试样在两种腐蚀环境（油箱积水、3.5%NaCl水溶液）与室温空气环境下的疲劳性能与断裂机理。并与光滑试样在室温空气环境下疲劳性能进行对比。结果表明,室温空气环境下,当两种试样疲劳寿命均达到5×105次循环时,缺口试样的循环应力值较光滑试样下降了52.7%;相同环境下随着应力水平降低,试样疲劳寿命增加;相同应力条件下,3.5% NaCl水溶液环境下试样疲劳寿命最低,油箱积水环境下次之,室温空气中TC21钛合金试样疲劳寿命最高;当应力较低时,差异更为显著。在腐蚀环境下,溶液中离子与金属原子发生电化学反应,加速了裂纹的萌生与扩展,3.5% NaCl水溶液中离子浓度较大,电化学反应更为剧烈     

力学因素对管线钢应力腐蚀开裂裂纹萌生的影响

研究了应力比、加载频率和外加横向载荷等力学因素对X70管线钢在新疆土壤溶液中穿晶应力腐蚀开裂裂纹萌生的影响,并结合环境扫描电镜对腐蚀样品表面进行观察.结果表明:低应力比增加了载荷的波动,促进了管线钢应力腐蚀开裂裂纹的萌生;当波动载荷作用于样品的循环周次相同时,频率越低越有利于穿晶应力腐蚀开裂(TGSCC)裂纹的萌生;当波动载荷作用于样品的时间相同时,频率越高有利于裂纹的萌生;垂直于拉-拉应力方向的外加横向载荷促进了TGSCC裂纹的萌生.     

30CrNi2MoV钢的腐蚀疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

通过不同循环应力和不同浓度的盐酸腐蚀液的疲劳腐蚀实验,对30CrNi2MoV钢腐蚀疲劳裂纹萌生与扩展行为进行研究。结果表明:30CrNi2MoV钢试样腐蚀疲劳裂纹起源于试样表面的点蚀坑。在循环应力作用下,点蚀坑由于应力集中,萌生裂纹,在应力和盐酸的共同作用下,裂纹不断加深、增多,直至发生断裂。随着循环应力的增大,30CrNi2MoV钢的疲劳寿命明显下降。随着盐酸浓度的增加,试样的疲劳寿命有小幅下降。循环应力对30CrNi2MoV钢腐蚀疲劳裂纹的产生起主要作用,盐酸腐蚀液起辅助作用。     

外加电位下X80双相管线钢在模拟沿海土壤环境中的应力腐蚀行为

采用交流阻抗谱、极化试验、慢应变拉伸试验研究了不同外加电位下在模拟沿海土壤环境中X80双相管线钢的应力腐蚀行为,对拉伸断口和极化后试样进行SEM表面形貌及能谱分析。结果表明,与慢扫极化(模拟的非裂尖区域)相比,X80双相管线钢快扫极化模拟的裂尖腐蚀电位较负且腐蚀电流较大。-750 mV外加阴极电位处于裂尖自腐蚀电位范围,不足以起到阴极保护的作用,对应力腐蚀仍十分敏感。外加电位为-1050 mV时,阴极反应速率显著大于阳极反应,阴极反应产生的氢被金属吸收且扩散,慢应变拉伸未经颈缩即发生断裂,为准解理断裂。外加阴极电位为-900 mV,阴极电流有效抑制了阳极溶解反应,因此管线钢在模拟沿海土壤溶液中慢应变拉伸抗拉强度和断面收缩率都最高,断口表现为韧性断裂,侧面裂纹细小,阻抗模值最大,应力腐蚀敏感性最小。     

恒位移加载条件下X70管线钢在近中性pH溶液中的裂纹扩展行为

研究了恒位移静加载条件下,X70管线钢的裂纹扩展行为。结果表明,在近中性pH溶液中,恒位移加载情况下,不论是在自腐蚀电位还是外加阴极电位条件下,随时间的延长,X70钢裂纹并未扩展,其应力腐蚀断裂韧度值KISCC接近于断裂韧度KIC。X70管线钢具有高的韧性,动载荷对于其应力腐蚀裂纹的扩展起重要作用。     

表面纳米化对X80管线钢应力腐蚀开裂行为的影响

通过超声表面滚压(ultrasonic surface rolling processing,USRP)方法对X80管线钢进行表面纳米化处理,利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行了分析.采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)和扫描电镜观察研究USRP对X80管线钢在NS4溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,USRP处理使X80管线钢表层晶粒细化至纳米量级,X80管线钢随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显缩短,X80管线钢的SCC敏感性增加,应力腐蚀断口呈穿晶准解理特征,表面纳米化延长了X80管线钢的断裂时间,增加了应力腐蚀抗力.     

不同外加电位下 X80 管线钢在近中性 pH 溶液环境中的裂纹扩展行为研究

目的研究不同外加电位下,X80管线钢在近中性p H溶液环境中的裂纹扩展行为。方法对X80管线钢紧凑拉伸试样进行近中性p H溶液环境中的循环加载试验,利用拍摄装置记录不同循环次数下的裂纹长度,并利用扫描电镜(SEM)观察裂纹扩展面上的微观形貌。研究不同外加电位下,X80钢在近中性p H溶液环境中的裂纹扩展速率,分析其裂纹扩展规律。结果在开路条件下,循环加载755次时,裂纹扩展4.6 mm后失稳断裂;在外加电位为-775 m V(vs.SCE)的条件下,循环加载671次时,裂纹扩展3.677 mm后失稳断裂;在外加电位为-1125 m V(vs.SCE)的条件下,循环加载625次时,裂纹扩展3.882 mm后失稳断裂。结论在开路电位和弱阴极电位下,裂纹扩展受到阳极溶解机制和氢脆机制的混合控制,以阳极溶解机制为主,裂纹扩展速率均较低;随着外加电位降低,裂纹扩展机制逐渐过渡为主要受氢致开裂作用控制,裂纹扩展速率显著增加。     

应力腐蚀开裂所引起的表面形变机制的研究

对于D_6AC钢(σ_b=203.5kgf/mm~2)和24CrMnSiNi钢(σ_b=161.0kgf/mm~2),在裂纹张口处滴水的条件下进行了应力腐蚀开裂实验。在光学显微镜和干涉显微镜下观察并研究了应力腐蚀开裂所引起的试样表面形变现象。结果表明,表面形变对于不同强度级别的钢具有不同的特征。在试样表面上所观察到的应力腐蚀裂纹的开裂路径,大多沿着一侧形变带或两形变带的会合处。讨论了产生这种表面形变现象的机制,认为与观察到的应力腐蚀裂纹在试样厚度上呈舌形扩展有关,此时未开裂的薄的试样表面层在外力作用下经受剪切变形,因而造成所观察到的试样表面形变现象。     

A STUDY ON MECHANISM OF SURFACE DEFORMATION INDUCED BY STRESS CORROSION CRACKING

对于D_6AC钢(σ_b=203.5kgf/mm~2)和24CrMnSiNi钢(σ_b=161.0kgf/mm~2),在裂纹张口处滴水的条件下进行了应力腐蚀开裂实验。在光学显微镜和干涉显微镜下观察并研究了应力腐蚀开裂所引起的试样表面形变现象。结果表明,表面形变对于不同强度级别的钢具有不同的特征。在试样表面上所观察到的应力腐蚀裂纹的开裂路径,大多沿着一侧形变带或两形变带的会合处。讨论了产生这种表面形变现象的机制,认为与观察到的应力腐蚀裂纹在试样厚度上呈舌形扩展有关,此时未开裂的薄的试样表面层在外力作用下经受剪切变形,因而造成所观察到的试样表面形变现象。     

不同状态的钢筋在氯离子入侵过程中的腐蚀行为

采用极化曲线技术和扫描电镜结合能谱分析,对供货状态和打磨光滑状态的钢筋在混凝土氯离子侵蚀过程中的腐蚀行为进行了研究。通过不同浸泡时间,试样获得了不同的自腐蚀电位及自腐蚀电流密度,分析了不状态试样的表面形貌。结果表明,由于钢筋表面状态不同,钢筋在混凝土中的不同阶段表现出不同的电化学行为。在初期无氯离子的条件下,不同表面状态的钢筋表面钝化膜的稳定性不同,而随着氯离子在混凝土中的入侵,两种钢筋的腐蚀速率也存在很大的差异。结合表面状态分析表明,供货状态钢筋在混凝土氯离子入侵过程中比打磨光滑状态钢筋更易发生腐蚀。