316L不锈钢应力腐蚀敏感性指数计算与回归分析

通过慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT),计算了316L不锈钢在湿硫化氢环境中的应力腐蚀敏感性指数.在环境因素中,主要考虑了H2S浓度、Cl-浓度、温度和pH值等介质参数单独或交互作用对应力腐蚀敏感性的影响.通过试验数据的逐步回归分析,得到了应力腐蚀敏感性指数随介质参数变化的数学模型,并指出了各介质参数影响的显著性.     

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。     

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.     

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。     

含缺陷Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境下的慢应变速率应力腐蚀试验研究

采用缺口棒状试样模拟焊接缺陷表面气孔,通过慢应变速率(SSRT)应力腐蚀试验研究含有该缺陷的Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境中的应力腐蚀行为.结果表明:缺陷试样在拉伸过程中,受到应力集中和硫化氢溶液的协同作用,断裂时间和延伸率较无缺口试样都有明显下降,应力腐蚀敏感性大于无缺陷试样.含缺陷试样在湿硫化氢环境下的应力腐蚀敏感性随硫化氢质量分数的增加而增加,质量分数为200×10-6 H2S环境下断口呈现明显的应力腐蚀断裂特征.     

H2S分压对N80油套管钢CO2环境下应力腐蚀开裂的影响

利用U形弯试样浸泡试验和电化学技术研究了N80钢在不同H2S分压的CO2环境下的应力腐蚀开裂(SCC)行为与机理。结果表明：N80油套管钢在CO2-H2S环境下存在一定的应力腐蚀敏感性;随H2S分压的升高,N80钢的腐蚀电流和应力腐蚀敏感性都先增大后减小,H2S分压为0.2MPa时,应力腐蚀敏感性最大;N80钢在CO2-H2S环境下裂纹初期以沿晶开裂(IGSCC)为主,随裂纹扩展转变为沿晶开裂与穿晶开裂混合(TGSCC)的扩展模式,SCC机制为阳极溶解(AD)与氢脆(HE)协同机制。     

低碳微合金钢抗CO2／H2S腐蚀性能研究

针对用于可膨胀套管的低碳微合金钢CO2/H2S腐蚀问题,采用电极化实验、失重法及SEM等方法和手段对低碳微合金钢分别在单一H2S(pH=2.9)、CO2/H2S流量比为1:1(pH=2.9)、CO2/H2S流量比为1:1(pH=5.3)条件下的腐蚀行为和规律进行研究.结果表明:低碳微合金钢在单一H2S条件下,生成了铁的硫化物,使腐蚀速率高;在有CO2存在的情况下,由于CO2吸附在钢材表面,形成致密的吸附膜,提高了自腐蚀电位,减缓了CO2/H2S的腐蚀速率;由于组织不均匀及MnS的偏析,造成腐蚀后试样表面不平整,腐蚀产物膜存在微裂纹,pH值越低,腐蚀后试样表面越不平整.裂纹越明显,腐蚀越严重.     

硫酸盐腐蚀后混凝土单轴受压本构关系

为了研究硫酸盐侵蚀环境下混凝土力学性能的变化,对受硫酸盐腐蚀的普通混凝土进行单轴受压实验.通过实验室加速腐蚀的实验方法,测定不同腐蚀时期的混凝土的应力应变全曲线,研究受腐蚀混凝土应力-应变曲线上的几个特征值(峰值应力及应变、弹性模量、割线模量、拐点应力及应变、收敛点应力及应变)随腐蚀程度变化的规律,对腐蚀后混凝土的应力应变全曲线进行拟合.结果表明:随腐蚀的进行,混凝土峰值应力、弹性模量先增加后减小,而峰值应变是先稍微有所减小,而后急剧增大;该实验条件下获得了受腐蚀后混凝土应力应变曲线上各特征值与峰值应力fc′的关系式,建立了曲线上升段参数αa的数学表达式.可以以受腐蚀混凝土的强度为基本参数,分别求解受腐蚀混凝土峰值应变、弹性模量,上升段曲线拟合参数、拐点应力以及收敛点应力.从而得到受腐蚀混凝土一系列的力学参数和本构关系.     

应变控制下舟山海相软土骨干曲线特性研究

通过GDS动三轴试验系统对舟山岱山岛海相软土进行应变控制加载条件下的动三轴试验,分析了不同应变幅值下,舟山海相软土滞回曲线的变化特征,对每级荷载运用多个滞回圈构造过骨干曲线的方法,基于实验数据分别采用Hard-Drnevich模型,修正Hard-Drnevich模型和Martin-Darvidenkov模型进行骨干曲线数值模拟,进而分析不同模型参数的敏感性,给出了不同围压下,不同模型参数的参考设计值。试验结果表明:hard-Drnevich模型不能反映舟山海相软土应变软化特性,拟合效果较差;修正hard-Drnevich模型和Martin-Darvidenkov模型均能很好的拟合实验数据;鉴于参数的敏感性,建议用修正hard-Drnevich模型研究舟山海相软土骨干曲线特性。     

硫化氢环境中改进型15 CrMoR（H）材料应力腐蚀综合性能评价

为评价改良冶炼工艺下的新型15CrMoR(H)材料在饱和硫化氢(H2S)中抗环境开裂的综合性能,依据NACE及国家标准,从恒载拉伸、三点弯曲、氢致开裂3个角度对材料进行了系统的试验研究,并对恒载拉伸试验结果进行分析与拟合,给出了材料应力-寿命的数学模型.结果表明:恒载拉伸应力腐蚀门槛值σth为0.7Re L(252MPa),三点弯曲名义应力SC大于4.5Re L(1 620 MPa),HIC试验中裂纹长度率CLR为4.40%、裂纹厚度率CTR为0.87%、裂纹敏感率CSR为0.04%,与EFC规定的合格标准相比较,分别为3.4、3.4及37.5倍.不同角度的多项试验结果均说明该材料具有优良的抗硫化氢环境开裂能力.     

逆焊接处理对不同材料抗应力腐蚀性能的影响

介绍了采用逆焊接加热处理的方法对Q235、16MnR、20g钢等不同材料在酸性和碱性溶液中抗应力腐蚀性能的影响及机理。将每种材料的试件进行加热处理,再用冷却介质只对焊缝处进行快速冷却,从而获得与焊接温度场相反的负温差,降低焊接过程中产生的残余应力。经过350℃处理后的Q235和16MnR钢,在酸性溶液中的腐蚀速率比未处理时分别降低了66.1%和67.9%。实验结果表明,逆焊接加热处理有效的降低了焊接残余应力,并且减缓了应力腐蚀速率,适用于有防止应力腐蚀要求的焊接结构使用。     

机械振动焊接对残余应力的影响及机理分析

机械振动焊接是在振动调整残余应力技术基础上发展起来的一项焊接新技术。这种焊接新技术 ,不仅能提高焊接质量 ,改善焊接接头金相组织 ,提高接头金属的力学性能 ,而且能省去焊后调整残余应力的工序 ,从而缩短生产周期 ,降低生产成本 ,并将给焊接生产领域带来巨大的经济效益。试验选用压力容器常用钢 1 6MnR作为试验材料 ,采用机械振动焊接钢板与常规埋弧自动焊接钢板对比实验方法 ,通过残余应力测试和测试结果分析研究了机械振动焊接对残余应力的影响。结果表明 ,机械振动焊接可降低焊接残余应力 ;当频率、振幅 (激振力 )选取合适时 ,其降低效果更显著。而机械振动焊接降低残余应力的机理主要是由于机械振动使焊缝及周围的温度梯度减小和振动使晶粒细化、组织分布均匀所致     

焊接工艺对奥氏体不锈钢应力腐蚀行为的影响

针对氯离子环境中奥氏体不锈钢焊缝较高的焊接残余应力极易引发应力腐蚀开裂的普遍性工程难题,对国产304、316L、德国304钢3种材料的不同焊接工艺进行了系列应力腐蚀实验研究.焊接工艺包括手工焊条电弧焊及CO2保护药芯电弧焊、焊后空冷及浇水速冷,取样位置包括母材、焊缝起弧及收弧.通过100多个试样的应力腐蚀对比实验,研究了各种工艺之间的优劣,拟合了2种材料在沸腾氯化镁环境中应力-寿命的数学关系.结果表明,对应力腐蚀寿命而言,316 L是304钢的15倍以上、焊接起弧点高于收弧点、对接焊缝高于角焊缝;焊后速冷工艺可提高焊接接头抗应力腐蚀能力.     

16MnR及其焊接接头高温环烷酸腐蚀性能

为了研究16MnR钢板及其焊接接头在高温环烷酸介质中的腐蚀性能,采用实验测试和金相分析方法开展静态腐蚀试验.设计并搭建高温环烷酸静态腐蚀专用实验装置,围绕环烷酸总酸值(TAN)变化及温度变化2种试验情况进行多组浸泡腐蚀实验.通过对实验结果的分析,揭示16MnR钢板及其焊接接头在高温环烷酸环境中的腐蚀特性变化规律,并利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)和X线能量色散谱仪(EDX)技术对腐蚀后试件进行金相分析.结果表明,高温环烷酸介质对16MnR钢材的年均腐蚀速率很大,焊接接头的耐蚀能力普遍低于母材耐蚀性能.     

近海环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构模型

采用人工气候环境模拟技术模拟近海环境,对36组约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,开展轴压试验,研究箍筋锈蚀对约束混凝土峰值应力、峰值应变和应力-应变曲线形状的影响. 通过对试验结果的回归分析,得到考虑箍筋锈蚀率影响的混凝土峰值应力和应变修正系数拟合公式,以形状系数作为应力-应变曲线形状参数,基于Mander模型确定考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数的计算公式,建立近海环境下的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型. 与试验结果对比发现：采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明建立的本构模型能够较准确地反映锈蚀箍筋约束混凝土力学性能,可以用于该环境下的锈蚀RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

逆焊接处理对金属材料抗疲劳性能的测试

用16MnR,Q235,20g三种石油化工容器、塔类制作常用的材料制成式样后,进行逆焊接加热处理。再对处理后的试样进行应力和疲劳测试。通过对所的数据分析后,得出逆焊接加热处理工艺是一种很有效的调整焊接残余应力的技术。它能够有效的降低金属材料的焊接残余拉应力,如果温差足够大可以在被处理表面形成双向压缩残余应力层,提高金属材料抗疲劳性能。     

非均质焊接接头裂纹的失效评定曲线

本文用弹塑性有限元方法对16MnR材料及其与焊接热影响区和焊缝组合的非均质结构做了大量J积分计算,对各种不同组合结构裂纹的失效评定曲线进行了研究,提出了焊接接头焊缝裂纹的工程评定方法。     

新型冷弯翼缘闭合组合构件轴压力学性能

为探讨进一步优化使用冷弯薄壁型钢材料,利用冷弯薄壁型钢截面成型灵活的特点,将既有的两类翼缘闭合截面形式经过合理变形,再经组合点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2.采用ANSYS非线性有限元分析方法,针对新型截面轴压构件,建立了有效的分析模型,通过对构件的应力-应变关系曲线、参数变化时的极限应力变化曲线和应力、变形云图,全面考察了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、承载力、极限应力等方面力学性能的影响规律.研究结果表明,新型截面轴压构件板件的局部屈曲不易出现,从而具有截面刚度大、承载能力强的特点,对于中、小长细比构件的极限应力常可达到材料的屈服强度,证明提出的冷弯翼缘闭合新型组合截面轴压构件具有较为优越的力学性能.     

N6复合板碱熔釜的修复

对碱熔釜16MnR基层缺陷产生的原因进行分析,认为:应力、温度、浓度(NaOH)是16MnR基层产生应力腐蚀-碱脆的主要原因,提出了继续需要探讨的问题.研究并实施了16MnR基层缺陷的修复方案,为N6复合层的修复做好准备.