4.5Ni钢在海水中的应力腐蚀行为试验研究

采用悬臂梁弯曲预裂纹试样应力腐蚀试验方法,进行了4.5Ni钢在海水环境下应力腐蚀试验和应力腐蚀断裂(SCC)试样断口扫描电镜观察,分析了该钢在海水中的应力腐蚀断裂特征。指出该材料在海水中属SCC不敏感材料。在海水环境中试验所产生的开裂带,SCC作用不明显。在高应力水平下,主要由于裂纹顶端的高塑性变形,裂纹顶端出现的长时间蠕变引起的。     

BaTiO3铁电陶瓷的应力腐蚀

研究了BaTiO3铁电陶瓷在恒载荷下的应力腐蚀,环境分别为湿空气、水、硅油和甲酰胺.结果表明,BaTiO3铁电陶瓷在湿空气、硅油、水和甲酰胺中都能发生应力腐蚀,其本质是介质分子吸附降低表面能.在空气中的瞬时断裂为穿晶断裂,滞后断裂大部分为穿晶断裂,局部为沿晶断裂.在这四种环境中,归一化应力腐蚀门槛应力强度因子分别为KIsCC/KIC=0.78(空气),0.63(水),0.66(硅油)和0.82(甲酰胺),其断裂韧性为KIC=1.29±0.14 MPa·m1/2.     

LY6铝合金的局部腐蚀行为研究

探讨LY6合金的局部腐蚀行为对扩大其应用范围意义重大,采用加速腐蚀试验和微观腐蚀形貌观察等方法,研究了经自然时效处理的LY6铝合金在含Cl-的典型环境中的点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀断裂和剥蚀等局部腐蚀行为,并讨论了它们的机理和相互关系.在试验环境下,LY6铝合金对点蚀、晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀断裂都存在敏感性,合金中S相(Al2CuMg)、θ相(CuAl2)及MnAl6等第二相的存在是发生上述局部腐蚀的根本原因.研究表明,合金的剥蚀是一个从点蚀发展到晶间腐蚀,然后在应力协同作用下发生破坏的过程.恒载荷应力腐蚀拉伸法和断口形貌观察发现,LY6铝合金应力腐蚀断裂是由于阳极溶解作用的结果.     

X65管线钢焊接接头在模拟浅表海水环境中的应力腐蚀试验研究

在海水环境中,由于海水从海底管道外管焊缝浸入,导致外管焊接接头断裂。为了研究可能导致X65外管焊接接头断裂的因素,应用慢应变速率拉伸试验(SSRT),通过应力-应变曲线、扫描电镜(SEM)等手段分析了3个X65管线钢焊接接头在空气及模拟浅表海水环境中的应力腐蚀性能。结果表明:在空气中X65钢焊接接头试样的延长量最大,达5.6 mm,在模拟海水中试样的延长量均减小,其中2号试样延长量最小,仅3.6 mm,表明试样在浅表海水中塑性变形能力降低;模拟海水中3个试样的应力腐蚀敏感性指数均处于有应力腐蚀倾向的范围;在空气中试样的断裂为韧性断裂;在浅表海水环境中试样的断裂为韧性断裂与脆性断裂的混合断裂,有应力腐蚀开裂的趋势;海水中含有的大量Cl~-导致焊接接头的应力腐蚀敏感性升高,失效风险增加。     

液氨储存罐304不锈钢法兰连接螺栓断裂失效分析

某火电厂液氨储存罐上方气氨出口气动阀上的304不锈钢法兰连接螺栓在服役过程中发生断裂,采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备,从显微组织、断口、硬度、拉伸性能等方面分析了该304不锈钢螺栓断裂失效的原因。结果表明:螺栓失效模式为应力腐蚀开裂;螺栓材料成分不合格(高碳、低铬),导致合金的耐蚀性能大幅降低,晶间应力腐蚀倾向增加;螺栓服役环境为紧邻海岸的海洋大气,空气中氯离子含量较高,螺栓在服役过程中表面易于发生腐蚀,在预紧力、气氨出口气动阀工作过程中产生的拉应力和氯离子的共同作用下裂纹快速沿晶扩展,直至断裂失效;此外,螺栓内部存在较多铸造缺陷,会显著降低合金的力学性能,在发生腐蚀破坏的情况下,使螺栓出现过早断裂失效。     

18—8不锈钢在氯化镁溶液中应力腐蚀断裂的声发射研究

应力腐蚀开裂(scc)是在远低于破坏极限的条件下,材料受到拉应力和特定腐蚀环境的联合作用而导致的脆性开裂。它常常会引起没有明显预兆的突发性破坏事故,造成生命和财产的灾难性后果。为了避免事故的发生,人们迫切需要了解应力腐蚀断裂的过程,区分scc裂纹的孕育期和扩展期,以防患于未然。为了研究奥氏体不锈钢在氯化镁溶液中的应力腐蚀断裂,识別孕育期和裂纹扩展期,通常采用下列方法:(1) 直接用显微镜观察裂纹;(2) 观察伴随裂纹发生发出的氢;(3) 测量电位——时间曲线;(4) 测量延伸率——时间曲线;(5) 在恒应变下测量应力松驰。但是以往的许多试验证明,用这些方法常常由于某种原因很难     

不锈钢卡箍条带的沿晶应力腐蚀开裂

本文通过对某型飞机不锈钢(2Cr13Ni4Mn9)凸缘卡箍条带断裂件的化学成分、金相组织、晶间腐蚀性能、宏观及微观断口形貌、零件应力状态及工作环境的分析,以及模拟试验,评定其断裂为沿晶形态的应力腐蚀断裂;还讨论了奥氏体不锈钢应力腐蚀裂纹的扩展途径,认为具有部分形变马氏体的奥氏体不锈钢在含有Cl~-的弱腐蚀介质中,在50～150℃温度下长期服役,受拉伸应力与腐蚀介质的共同作用,     

Q345R钢焊接热影响区在碳酸钠和硫化氢混合介质中的应力腐蚀行为

以往对Q345R钢焊接热影响区在碳酸盐和硫化氢混合介质中的应力腐蚀开裂行为研究不多。针对石油化工行业的CO2-H2S-H2O典型腐蚀环境中Q345R钢应力腐蚀失效造成的重大事故,通过慢应变速率试验(SSRT)和楔形张开加载(WOL)预裂纹应力腐蚀试验研究了Q345R钢热影响区在Na2CO3和H2S混合环境中的应力腐蚀行为。结果表明:在Na2CO3+H2S复杂介质环境中,Q345R钢热影响部位应力腐蚀敏感性较低,其断口呈现韧性断裂形貌,WOL裂纹扩展速率较低,应力强度因子KI值基本不变,应力腐蚀倾向不明显。     

应力腐蚀断裂与氢脆的关系

本文采用高强度钢材料,利用简化的WOL型试样,在含硝酸、硫酸的溶液中进行应力腐蚀和氢脆的试验。试验结果与采用应力环试验是十分接近的,再一次证明应力腐蚀断裂与氢脆断裂是同时发生的,分别进行的,它们的脆性效应是简单的迭加。试验表明,应力腐蚀与氢脆效应在模拟的酸雨型溶液中是敏感的。因此提醒人们特别注意,在污染的自然环境条件下受力构件在应力腐蚀与氢脆的双重作用下发生脆断的危险性。     

快卸卡箍断裂分析

本文对某型飞机燃油系统快卸卡箍在使用中发生的断裂故障进行了分析。光学金相、断口扫描电镜分析以及对比模拟试验确认断裂特征为在大气环境中的应力腐蚀断裂。同时从应力状况、腐蚀环境及合金特性等几方面讨论了产生应力腐蚀断裂的原因,并提出了防止断裂的措施。     

大气环境腐蚀下钢结构力学性能研究综述

钢结构因质轻、强度高、建造方便、塑性及抗震性能好等优点越来越受到青睐。近几十年来,随着国内钢材产量及品种大幅提升,钢结构应用范围也越来越广,除传统的钢结构厂房外,钢结构也逐渐应用于高层、超高层及大跨度结构中。然而,钢结构有一个明显的缺点,即易腐蚀,暴露在大气环境中的钢结构,钢材表面会形成一种薄液膜,在干湿交替过程中对结构产生腐蚀。随着我国现代工业化进程的加快,环境问题日益突出,其中在富含SO_2的酸性大气环境和富含Cl~-的近海大气环境下钢材的腐蚀最为严重。钢材腐蚀不仅会造成巨大的经济损失,还会影响结构的安全稳定。钢材遭受腐蚀后,构件有效截面面积减小,强度和延性下降,不均匀腐蚀引起的锈坑会导致应力集中等,在动力荷载作用下,这些现象将引起钢材脆性断裂并影响疲劳强度,增加了钢结构风险事故发生的概率。大气环境腐蚀下钢结构性能的劣化已引起众多学者的关注。目前,国内外学者对钢材大气腐蚀的研究主要集中于:(1)钢材的大气腐蚀机理及影响因素;(2)不同大气腐蚀试验方法及其相关性;(3)钢材的大气腐蚀深度预测模型,目前虽已建立多种腐蚀深度预测模型,但要建立一种形式相对简单且精度高的预测模型仍需深入探讨;(4)大气腐蚀下钢材、钢构件的力学性能;(5)大气腐蚀下钢结构动态力学性能,此方面研究相对较少,目前国内外仍缺乏系统的报道。因此,为了明确大气环境(酸性和近海大气环境)腐蚀对钢结构性能的影响,本文对近50年国内外有关钢结构大气腐蚀的研究报道进行了评述,重点讨论了酸性、近海两种大气环境下,腐蚀对钢结构静态和动态力学性能的影响。首先分别详述了钢材在酸性(富含SO_2)、近海(富含Cl~-)大气环境下的腐蚀机理,以及大气腐蚀的影响因素;其次总结了钢材大气腐蚀试验方法,大气腐蚀下钢结构力学性能的相关研究;最后讨论了当前有关钢结构大气腐蚀研究的一些重要问题,并展望了今后的研究方向。     

某核电站凝汽器密封结构用镍铝青铜螺栓断裂原因

某核电站凝汽器密封结构用镍铝青铜螺栓发生断裂现象,采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、力学性能测试、金相检验等方法对螺栓断裂的原因进行分析。结果表明：螺栓在潮湿的NH₃环境下发生了应力腐蚀开裂;断裂螺栓在服役过程中受到不均匀的应力载荷,使表面应力腐蚀倾向变大,且螺栓长期处于自身应力腐蚀敏感介质中,在二者的耦合作用下,应力腐蚀裂纹萌生;裂纹沿残余应力较高的相界区域向内扩展,最终导致螺栓发生断裂。     

镁合金应力腐蚀机理及其影响因素分析

对近期国内外有关镁合金应力腐蚀的测试以及机理研究结果进行了分析,从腐蚀过程及动力学特征的双重角度分析了单纯电化学模式的不合理性,阐述了"化学引发-机械断裂","氢致开裂-机械断裂"两段式理论的主要观点.对影响镁合金应力腐蚀敏感性及可能导致其应力腐蚀开裂的各项因素进行了综合性讨论.指出了应力腐蚀机理研究亟待解决和应注意的问题.     

失效分析技术及其应用 第五讲 断裂分类及韧、脆断裂的转变

韧性与脆性断裂失效是根据机械构件或零件断裂时在最终分离前出现的宏观塑性应变量明显与否而表征的两种失效的类型。往往在实际工程中,机械构件或零件断裂并不是纯韧性或脆性的,失效件常常既显示韧性特征,又显示出脆性特征,即韧性—脆性的混合断裂失效。机械构件或零件的失效分析,通常需要鉴别其断裂失效的类型。失效可以由一种或几种机理引起,包括腐蚀或磨损之类的表面损伤、弹性或塑性变形和断裂等。本讲主要讨论断裂分类、韧性与脆性的转变及其韧性与脆性断裂特征等内容。     

LC4高强铝合金的慢应变速率拉伸试验

采用慢应变速率拉伸 (SSRT)技术测试了LC4铝合金在空气和质量分数为 3.5 %的NaCl溶液中的应力腐蚀断裂 (SCC)行为 .研究了应变速率对铝合金SCC行为的影响和氢在LC4高强铝合金应力腐蚀断裂过程中的作用 .试验结果表明 ,LC4合金具有SCC敏感性 ,在潮湿空气中发生应力腐蚀断裂 ,而在干燥空气中不发生应力腐蚀断裂 .对于长横取向的LC4铝合金试样 ,在应变速率为 1.331× 10 6s 1时 ,其SCC敏感性比应变速率为 6 .6 5 5× 10 6s 1时的敏感性大 .在潮湿空气和阳极极化条件下 ,铝合金的应力腐蚀断裂机理是以阳极溶解为主 ,氢几乎不起作用 .在预渗氢或阴极极化条件下 ,氢脆起主要作用 ,预渗氢时间延长可加速LC4合金的应力腐蚀断裂 .     

美国ASTM物理测试标准目录(十六)

ASTM G39_ 99　《挠曲应力腐蚀试样的制作和使用》ASTM G41 _ 90 (1 994) e1　《金属在热盐环境下应力断裂敏感性的试验方法》ASTM G44_ 94　《用间隙浸入 3.5%氯化钠溶液中的方法评定金属和合金的抗应力腐蚀性能》ASTM G46_ 94(1 999)　《局部腐蚀的检测和评定》ASTM G47_ 98　《高强度铝合金制品的应力腐蚀断裂敏感性试验方法》ASTM G48_ 99　《用氯化铁溶液测定不锈钢及有关合金耐斑点腐蚀及裂隙腐蚀的试验方法》ASTM G49_ 85(1 995) e1　《直接拉伸应力腐蚀试样的制作和使用》ASTM G58_ 85(1 994) e1　《焊件的应力腐蚀…     

不锈钢丝网断裂原因分析

采用化学成分分析、金相检验、扫描电镜及X射线能谱分析等方法，对不锈钢丝网断裂原因进行了分析。结果表明，应力腐蚀及点腐蚀是引起不锈钢丝网断裂的主要原因，腐蚀介质为临海潮湿大气中的氯离子。断裂丝网材质较差，其化学成分不符合相关技术条件，铬、镍含量偏低，锰含量偏高均使1Cr18Ni9钢抗腐蚀性能下降，其显微组织中出现的较多弥散碳化物颗粒及铁素体大大降低了网丝的抗应力腐蚀和点腐蚀的性能。     

饱和CO2溶液中Cl-浓度对马氏体不锈钢应力腐蚀敏感性的影响

为了明确Cl-浓度的变化对超级13Cr马氏体不锈钢耐蚀性能的影响规律,利用电化学动电位测试技术对比分析了Cl-浓度对超级13Cr腐蚀电位的影响关系;采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂(SCC)试验方法和应力-应变曲线(σ-ε)、扫描电镜(SEM)等分析手段,研究了饱和CO2环境下在一定慢应变速率条件下Cl-浓度的变化对超级13Cr马氏体不锈钢的抗拉强度、延伸率、应力腐蚀敏感指数(ISSRT)的影响,并结合断口形貌分析了材料的断裂特征.结果 表明:在Cl-浓度≤60 g/L的饱和CO2溶液中,超级13Cr相对于空气中强韧性变化不大,属于韧性断裂模式;随着Cl-浓度的增大,材料的断裂寿命和伸长率均逐渐降低;材料断裂模式由韧性断裂逐渐转变为韧性-脆性混合断裂模式;当Cl-浓度增大到90 g/L时,断口侧面开始出现二次裂纹;当Cl-浓度≥120 g/L时,材料点蚀电位明显降低,点蚀敏感性增大,同时断口侧面出现点蚀现象,进一步促进了应力腐蚀开裂.     

Fe85Ga15多晶在模拟海水中的应力腐蚀行为研究

研究了新型磁致伸缩材料Fe-Ga合金的应力腐蚀性能。采用恒载荷和慢应变速率拉伸(SSRT)试验,结合电化学测试技术,研究了铸态Fe85Ga15多晶在模拟海水中的应力腐蚀。结果表明,开路电位下,模拟海水中薄板光滑试样恒载荷拉伸能够发生低于材料抗拉强度的断裂,且断裂时间明显依赖于外加应力的大小,外加应力愈大,断裂时间愈短。这表明铸态Fe85Ga15合金在模拟海水中能够发生应力腐蚀开裂(SCC),且SCC归一化门槛应力为σscc/σb=0.34。慢应变速率拉伸显示,SCC敏感性在应变速率为5×10-7/s时最大,用强度损失表示为Iσ=(1-σc/σb)×100%=35%。阴极极化升高而阳极极化降低恒载荷SCC断裂时间。这些结果初步表明铸态Fe85Ga15合金在模拟海水中的应力腐蚀为阳极溶解型。     

硫化氢环境下马氏体不锈钢的开裂原因分析

炼化离心压缩机在服役过程中马氏体不锈钢叶轮表面出现断裂失效现象。通过对叶轮失效件的断口宏观和微观形貌分析、硬度检测,并结合生产服役环境对叶轮裂纹的产生原因进行分析。结果表明:叶轮断口裂纹以沿晶腐蚀为萌生源,扩展后转变为穿晶腐蚀,呈现应力腐蚀特征。断口腐蚀产物分析表明,腐蚀产物中含有硫元素;结合叶轮的服役环境得出叶轮的断裂失效主要原因是硫化物应力腐蚀开裂。