均匀设计法在应力腐蚀研究中的应用

介绍了均匀设计法在材料应力腐蚀试验研究中的应用,针对16M nR钢焊缝区材料的应力腐蚀敏感性试验研究,采用均匀设计方法安排了pH值、H2S浓度两因素在多水平条件下的试验,共进行了5组试验,选用了断面收缩率,伸长率和应力-应变曲线下的面积三个敏感性指数对材料的应力腐蚀敏感性进行了研究,并应用均匀设计软件对三个应力腐蚀敏感性指数进行了回归,得出各自的回归方程,通过对三个指数及其方程的准确性进行分析和比较,筛选出应力-应变曲线下面积这一敏感性指数最能真实反映材料的应力腐蚀敏感情况,给出了H2S浓度和pH值等参量对应力腐蚀敏感性指数影响关系式.     

埋地管线钢应力腐蚀敏感性分析

采用慢应变速率法对X60管线钢进行模拟土壤和真实土壤的应力腐蚀试验研究。通过试验研究可知:X60管线钢在模拟高pH值和低pH值土壤溶液以及真实土壤中慢拉伸都产生应力腐蚀。这3种介质产生的应力腐蚀都存在敏感应变速率范围,远离该范围,产生应力腐蚀的敏感性下降。同时,运用灰色理论计算灰色关联度对3种腐蚀介质敏感性进行了数据分析。试验结果和灰色理论分析表明:X60管线钢在3种介质溶液中的腐蚀敏感性依次为土壤1NNa2CO3+1N NaHCO3NS4。     

用介质—应力松弛法研究硬聚氯乙烯的耐腐蚀性

塑料的介质应力松弛是比静态浸渍试验更切合实际而又快速的耐腐蚀性试验方法.本文介绍了试验原理及方法;研究了硬聚氯乙烯在各类介质中的应力腐蚀行为;并总结出当硬聚氯乙烯与介质溶介度参数差的绝对值小于5大于2时易发生环境应力开裂的论点.通过试验还测定了硬聚氯乙烯在26种介质(50℃)中的极限应力值,并建议以该极限应力值作为硬聚氯乙烯设备设计的参考数据.     

岩土预应力锚索腐蚀损伤演化规律研究

研究应力腐蚀对岩土预应力锚索长期耐久性的影响可以有效减少应力腐蚀重要环节。文章基于室内腐蚀试验,利用超景深三维数字显微系统对预应力索体在不同腐蚀时间下的锈蚀损伤形貌进行了观测,采用蚀坑面积、深度、长轴长度等指标作为其表面腐蚀损伤的统计参数,通过函数描述了参数指标与时间的关系,分析了应力腐蚀的表观损伤演化规律;利用热场发射扫描电子显微镜对索体显微组织、裂纹萌生及其发展规律进行观测,从微观结构层面探求腐蚀损伤演化的力学本质。结果表明:在腐蚀介质环境中蚀坑长轴长度、面积随时间呈指数关系,平均腐蚀深度与时间呈幂函数关系,酸性腐蚀介质更有助于腐蚀坑槽的贯通;随腐蚀时间延长,预应力锚索试件的屈服和断裂荷载均逐渐减小,到达屈服点时试件所产生的位移也有所减小;随腐蚀时间延长,材料的塑性降低,脆性逐渐增强;酸性溶液中腐蚀时间较长的试件在拉伸破坏时易表现出应力腐蚀的特征。     

应变速率对304L焊接件应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验方法(SSRT),研究了在氯离子和充氧环境下不同应变速率对304L焊接件在模拟一回路高温高压硼锂水介质中应力腐蚀开裂的影响。结果表明:当应变速率较高时(1~4.17×10-5s-1),主要表现为材料的机械拉伸性能。当应变速率较低时(4.17×10-6~8.33×10-8s-1),主要为脆性断裂。304L焊接件的应力腐蚀敏感性随着应变速率的降低而逐步增加,当应变速率为4.17×10-7s-1时,304L焊接件的应力腐蚀敏感指数达到最大值37.4%,进一步降低应变速率为8.33×10-8s-1时,应力腐蚀敏感指数几乎不变,但是至断时间却从116.7 h增加到584 h。当应变速率为4.17×10-6s-1时,对材料的应力腐蚀敏感性区分度较高,且试验时间长短合理。大部分断口位于焊缝和热影响区,在拉伸试验过程中,焊缝和热影响区发生了巨大形变,能观察到大量滑移带,焊缝和热影响区是整个焊接件的薄弱环节。     

湿H2S环境中含缺陷Q345R钢焊接接头的应力腐蚀试验研究

在圆棒试样上加工出不同类型的缺口来模拟焊接凹坑,并采用慢应变速率(SSRT)应力腐蚀试验研究含该缺陷的Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境下的应力腐蚀行为.结果表明:在204,612mg/L的湿H2S环境中,焊缝区无缺口试样的应力腐蚀敏感性明显小于含缺口试样.含缺口试样在拉伸过程中,受湿硫化氢和应力集中的协同作用,随焊缝区试样缺口半径的增大,其对应的应力腐蚀敏感性指数逐渐减小,断裂所需时间和延伸率均逐渐增大;断口均呈现明显的应力腐蚀断裂特征;相同缺口半径的试样,在612mg/L湿H2S环境中的应力腐蚀敏感性较高.     

锚杆在高矿化度矿井水中应力腐蚀行为试验

针对煤矿井下腐蚀环境中螺纹钢锚杆易产生应力腐蚀断裂的现象，采用慢应变速率拉伸方法研究了4种锚杆在模拟高矿化度矿井水中的应力腐蚀行为，得到应变速率和外加电位对锚杆应力腐蚀行为的影响规律，定量评价了应力腐蚀敏感性，并结合断口微观特征阐释了应力腐蚀机制.研究表明：在模拟矿井水中锚杆塑性下降明显，表现出应力腐蚀敏感性；应变速率对断面收缩率和延伸率的影响大于对强度的影响.施加阴极电位后锚杆的应力腐蚀敏感性大幅增加.在腐蚀参与下锚杆断裂形式由韧脆混合断裂向脆性断裂转变，且应力腐蚀敏感性越高，脆性特征越明显.综合锚杆在不同环境下的应力腐蚀特征及断口形貌演化过程，判断应力腐蚀以氢致开裂为主.现场失效锚杆分析表明腐蚀参与了锚杆断裂过程，呈现应力腐蚀断裂特征.     

极化电位对5083铝合金型材应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸（SSRT）测试法及扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析手段,研究了不同极化电位对5083铝合金型材应力腐蚀断裂（SCC）行为的影响.结果表明：5083铝合金型材在阴极极化下应力腐蚀指数（Issrt）数值最小,应力腐蚀敏感性最弱,断口为准解理形貌,并伴随有少量韧窝;在阳极极化下Issrt数值最大,应力腐蚀敏感性最强,断口表面分布大量横向裂纹,边缘有明显腐蚀痕迹,微观形貌呈解理状并分布大量穿晶、沿晶裂纹,属于典型脆性断裂特征.5083铝合金型材SCC属于阳极溶解型.     

镁合金应力腐蚀开裂敏感性影响因素及防护措施

在腐蚀性环境中,镁合金具有十分强烈的应力腐蚀敏感性,往往降低材料性能,制约镁合金的应用.基于近些年来镁合金应力腐蚀开裂导致了一系列工业事故频繁发生的事实,需要了解和重视镁合金应力腐蚀开裂敏感性的影响因素及防护方法,针对影响镁合金应力腐蚀开裂敏感性的各项因素进行了综合的分析,并从应力,腐蚀环境,合金品质等方面对国内外镁合金应力腐蚀开裂防护措施的最新进展进行了介绍,并提出了镁合金应力腐蚀及防护领域未来所面临的任务.     

堆内构件304L焊接件在空气饱和氧与氯离子环境中的应力腐蚀开裂

采用高温高压慢应变速率拉伸试验方法(SSRT),研究了不同氯离子浓度和饱和氧环境对堆内构件304L焊接件在模拟一回路高温高压硼锂水介质中氯致应力腐蚀开裂的影响。结果表明:随着氯离子含量(1~50mg/L)的增加,304L焊接件应力腐蚀敏感性的一般趋势是增加。当只有氧没有氯离子时,焊接件样品完全为机械韧性断裂,断面氧的含量极低。而饱和氧+氯离子条件时,氯离子的存在显然提高了断面氧的含量。当氯离子的浓度为1~5mg/L时,断面没有观察到脆断区,应力腐蚀敏感性的差异可能主要来自焊接件自身。当氯离子浓度由10mg/L增加到20mg/L时,脆断区面积所占比率由36%增加至48%。进一步增加氯离子浓度至50mg/L时,脆断区面积并没有一直增加,而是稍微有些下降,相应的应力腐蚀敏感性也有些下降。慢应变速率拉伸试验的结果与断面观察的结果一致。能量散射X-射线谱(EDS)分析表明脆断区氧含量明显高于韧窝区,韧窝区表面分布着直径200nm至800nm的氧化物颗粒,较小颗粒呈球形,较大颗粒呈立方体形。     

Stress corrosion cracking of high-strength drill pipe in sour gas well

In high sour gas reservoir drilling process, it happens occasionally that high-strength drill pipe suffers brittle fracture failure due to stress corrosion cracking, and poses serious hazard to drilling safety. To solve this problem, this paper studied the stress corrosion cracking mechanism and infl uencing factors of highstrength drill pipe in sour environment with hydrogen permeation experiments and tensile tests. We simulated practical conditions in laboratory and evaluated the stress corrosion cracking performance of the high-strength drill pipe under conditions of high stress level. For the problems occurring in use of high-strength drill pipe on site, the paper proposed a technical measure for slower stress corrosion cracking.     

砂浆内钢筋锈胀应力监测与数值模拟研究

钢筋锈蚀是导致海洋混凝土结构失效破坏的最主要原因,探明钢筋锈胀应力发展及其诱导混凝土开裂的过程对于钢筋混凝土服役寿命预测有重要意义。采用内掺盐与恒电位加速砂浆内钢筋锈蚀,通过砂浆外不锈钢圆环环贴应变片实现钢筋锈蚀过程的应变监测,并计算锈胀应力,利用COMSOL软件分析混凝土中钢筋锈胀应力发展及混凝土锈胀开裂历程。结果表明：利用有限元与钢筋锈胀时变径向位移加载,实现钢筋混凝土锈胀开裂过程的模拟,模拟结果与试验结果基本一致;不考虑砂浆、钢筋的非均匀性及锈蚀产物对开裂砂浆的充填效应,模拟结果不能真实反映锈胀应力的波动性及锈胀应力释放与缓慢增加的过程;提高砂浆强度、减小钢筋直径可以有效延缓钢筋锈胀导致混凝土开裂的时间。     

Failure analysis of corrosion cracking and simulated testing for a fluid catalytic cracking unit

The failure of a fluid catalysis and cracking unit (FCCU) in a Chinese refinery was investigated by using nondestructive detection methods, fracture surface examination, hardness measurement, chemical composition and corrosion products analysis. The results showed that the failure was caused by the dew point nitrate stress corrosion cracking. For a long operation period, the wall temperature of the regenerator in the FCCU was below the fume dew point. As a result, an acid fume NOx-SOx-H2O medium presented on the surface, resulting in stress corrosion cracking of the component with high residual stress. In order to confirm the relative conclusion, simulated testing was conducted in laboratory, and the results showed similar cracking characteristics. Finally, some suggestions have been made to prevent the stress corrosion cracking of an FCCU from re-occurring in the future.     

金属材料应力腐蚀失效分析

本文研究了金属材料应力腐蚀断裂的发生条件、断裂的特征、测试的方法、断裂的原因和解决的方法,对金属材料应力腐蚀断裂的判断和分析并解决应力腐蚀断裂的问题提供了重要依据。     

残余应力的产生和对腐蚀开裂的影响研究

分析了机械零件残余应力的产生原因和应力腐蚀开裂的基本条件,通过实验论述了残余应力对腐蚀开裂的影响,为控制已加工表面的残余应力提供了理论依据．     

石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析

研究了火炬燃烧器管线开裂区域的破坏机理,通过对管线进行低倍宏观分析、材质分析、显微镜金相分析、扫描电子显微镜（SEM）微观形貌及能谱分析（EDS）与实验相结合的手段,找出了管线失效开裂的原因,进一步分析了敏感环境（介质）、敏感材料和应力状况对管线开裂失效造成的影响。结果表明,在一定的温度下,管线内形成H₂S＋CO₂＋H₂O的酸性腐蚀环境,火炬燃烧器管线的不锈钢材质敏化严重,存在严重的晶间腐蚀;晶间腐蚀造成管壁表面晶粒剥落,产生点蚀坑,点蚀坑处又成为应力腐蚀裂纹的裂纹源;火炬燃烧器管线在制造加工、装置运行等过程中会产生一定程度的应力集中,在腐蚀介质、敏感材质和应力集中三个因素的影响下,火炬燃烧器管线会发生晶间型应力腐蚀开裂而失效。     

Corrosion Fatigue Behavior of Duplex Stainless Steel in 3.5% Sodium Chloride Solution

The corrosion fatigue behavior of duplex stainless steel (DSS) was studied at different cyclic stress levels in 3.5%NaCl (mass fraction, so as the follows) solution (pH = 7) at 50℃. The results showed that DSS was susceptible to pitting Corrosion and Corrosion fa- tigue. Both Intergranluar Corrosion cracking and transgranlular corrosion cracking initiated at the bottom of pitting holes. Furthermore, the corrosion fatigue properties of DSS in 3.5%NaCl solution may be relatived to complex electrochemical and mechanical coupling effects between the three phases (austenite, ferrite and medensite), where martensite and ferrite were anodic in the corrosion cell and could be prone to cracking under certain condition.     

合成氨中置锅炉应力腐蚀开裂原因分析及预防

通过对某合成氨装置中置锅炉的腐蚀形貌、工作条件的分析 ,阐明了其应力腐蚀开裂的原因 ,并提出预防措施 .这对类似设备发生应力腐蚀的预防有一定参考价值     

Effect of Aging on Fracture Toughness and Stress Corrosion Cracking Resistance of Forged 7475 Aluminum Alloy

The effects of two-stage aging and retrogression and reaging heat treatment on the fracture toughness and stress corrosion cracking resistance of 7475 alloy were studied. The fracture toughness, conductivity and strength of samples of nine groups under duplex aging conditions and three retrogression and reaging heat treatments were also measured. Incorporating the microstructure and property, we found that when the condition of the first order aging kept identical, the fracture toughness and stress corrosion cracking resistance increase with aging time and the second aging temperature. The optimal treatment conditions are （ 115℃×7h ＋ 185 ℃×13h） among all tested two-stage aging treatments. Although the 7475 alloy treated by RRA method shows the highest strength and its stress corrosion cracking resistance after twenty minutes retrogression can also reach the same level as those by the optimal treatment of （115℃×7h＋ 185℃×13h ）, the fracture toughness is even low.