Zr702合金焊接接头在沸腾硝酸中的腐蚀行为研究

研究了采用钨极氩弧焊（TIG）焊接的Zr702合金焊接接头在8 mol/L沸腾硝酸中的应力腐蚀、电化学腐蚀、均匀腐蚀行为及其失效机理。结果表明：TIG焊接后,Zr702合金焊接接头熔合区和热影响区晶粒发生粗化;热影响区产生残余拉应力,平行于焊缝的残余应力达到179.68 MPa,垂直于焊缝的残余应力达到134.94 MPa。Zr702合金焊接接头的均匀腐蚀速率比母材高50%,这是由于组织内存在的残余应力会诱导合金溶解腐蚀。在拉应力的作用下,Zr702合金焊接接头表面的钝化膜沿着垂直于拉应力方向开裂,表现为明显的解理断裂特征,导致接头的应力腐蚀敏感性升高,存在应力腐蚀开裂的风险。     

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。     

改善焊接圆管抗应力腐蚀性能的水冷法研究

采用数值模拟和残余应力实测方法,研究水冷法改善１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢管和２０钢圆管的多层对焊残余应力分布的有效性,结果表明水冷法可效调整圆管的焊接残余应力分布,使圆管内表面的焊接缝附近区域获得双向压缩残余应力,应力腐蚀敏感性实验结果表明,水冷法可显著提高焊接圆管的抗应力腐蚀性能。     

表面喷丸处理对车轮辐板腐蚀行为的影响

选取轧制车轮不同喷丸处理状态辐板表面,对辐板表面粗糙度、表面残余应力和表层显微硬度进行了测量,采用扫描电镜(SEM)观察了不同程度喷丸处理后车轮钢表层微观组织,通过盐雾加速腐蚀试验研究了不同表面喷丸状态试样的腐蚀行为。结果表明,在腐蚀时间较短时,不同喷丸状态试样均为均匀腐蚀,延长腐蚀时间,开始出现不均匀的坑状腐蚀。在试验周期内,充分喷丸试样的平均腐蚀速率最大,不充分喷丸试样和未喷丸试样的腐蚀速率基本相当。腐蚀速率的差异主要是由试样表面粗糙度、表层塑性变形程度和残余压应力等综合因素共同影响。     

残余应力对X80 UOE钢管耐电化学腐蚀性能的影响

采用极化曲线测试和交流阻抗分析研究了不同残余应力状态下X80 UOE管线钢母材和焊缝在NS4模拟土壤溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,残余拉应力的存在造成局部自腐蚀电位的降低,为应力腐蚀裂纹的产生起到加速作用;X80 UOE钢管的焊缝较母材更易发生腐蚀;但残余应力对X80 UOE钢管母材应力腐蚀行为的影响更大;高残余拉应力试样的表面膜层的阻抗最小,更容易发生局部溶解腐蚀破坏。     

侯8-11井套管腐蚀开裂分析

对侯8-11井发生腐蚀开裂的套管进行化学成分分析、盎相结构及残余应力分析。结果表明，该油井套管腐蚀开裂是由外向内发展的．其主要原因是腐蚀介质中的Cl-、HCO2-和H2S及表面残余应力共同作用引起的应力腐蚀。     

喷丸表面粗糙度对纯Ti焊接接头在HCl溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了TA2纯Ti焊接接头原始试样、超声喷丸(USSP)处理试样和USSP+表面打磨处理试样在10%HCl溶液中的应力腐蚀行为,通过OM、TEM、SEM分别对焊接接头各区域组织及腐蚀断口形貌进行了观测,对不同工艺处理试样的表面粗糙度、残余应力进行了测定,并对其腐蚀机理进行了分析。结果表明,纯Ti焊接接头在该体系中应力腐蚀与氢脆同时存在,焊缝区为焊接接头的薄弱环节,最先发生失效。原始试样在该体系中应力腐蚀开裂敏感性指数(ISCC)为25.61%,具有应力腐蚀倾向;USSP处理试样的ISCC为18.24%,USSP+1500#表面打磨处理试样的ISCC为11.96%,均无明显应力腐蚀倾向。USSP处理试样表面粗糙度较大,易引起应力集中形成裂纹源,与腐蚀坑作用相似;USSP+表面打磨处理减小了试样表面粗糙度,应力分配更加均匀,试样延伸率增加,塑性提升,进一步改善了材料的抗应力腐蚀开裂性能。     

不锈钢换热管泄漏失效的原因

某化工企业多台管壳式换热器在服役3～4 a后陆续发生泄漏,拆卸后检查发现换热器内部大量304不锈钢换热管存在开裂或穿孔现象。通过宏观形貌分析,扫描电镜及能谱分析,金相检测,化学成分分析、晶间腐蚀试验、残余应力测试等手段对不锈钢管失效原因进行分析。结果表明：换热管出现穿孔和开裂失效的主要原因是材料发生了晶间腐蚀及应力腐蚀。换热管材料304不锈钢具有晶间腐蚀敏感性,换热管内外壁都存在明显的残余拉应力,且介质中存在S、Cl等腐蚀性元素,换热管材料同时具备以上3种应力腐蚀开裂的必要条件而发生应力腐蚀开裂。     

管材拉拔中的不均匀变形与残余应力

为评价管材拉拔中的不均匀变形 ,提出用管材拉拔前后截面形状变化指数Q描述截面变形的不均匀性。用电阻应变片测试了黄铜管材变形后的表面残余应力 ,用管材截面小圆环法计算了截面径向和周向变形的分布 ,确定了管材拉拔中Q值对管材截面上变形分布及表面残余应力的影响规律。     

氢气输送管线开裂原因分析

目的对氢气管道内表面开裂原因进行分析,为同类型管道的失效提供参考。方法针对设计压力4.8 MPa、设计温度50℃并在1998年投用的氢气管道,观察其宏观形貌,通过拉伸试验和硬度测试分析其力学性能,并对其进行金相组织分析和扫描电子显微镜观察,通过能谱测试分析其腐蚀产物成分。结果管壁没有明显的腐蚀减薄。管壁整体力学性能符合标准,被测试样韧性较好,未发生材质劣化。基体微观组织为正常的铁素体+珠光体,组织分布均匀,三通及弯管处的焊缝区出现了部分马氏体组织,容易诱发硫化物应力腐蚀开裂的发生。管道内壁存在裂纹及点蚀坑,裂纹扩展较深,且存在分叉,是典型的应力腐蚀特征;点蚀坑有聚集现象,有形成微裂纹的趋势。管道内壁存在腐蚀产物,说明输送的介质不纯净;腐蚀产物中含硫元素,说明介质中含有硫化物等杂质。结论管道操作压力较高,结合其他应力与介质的共同作用,导致管道内壁发生了硫化氢应力腐蚀开裂。     

发动机气缸体泄漏原因分析

发动机气缸体在南海试验时发生泄漏故障。对气缸体气道表面形貌、裂纹形态及裂纹断口进行了宏微观观察、能谱成分分析,对气缸体的金相组织及硬度进行了检查。结果表明:气缸体的裂纹性质为应力腐蚀开裂;由于气道表面残留高浓度的Cl-以及材料具有较高的应力腐蚀敏感性,使得气缸体在残余应力作用下发生应力腐蚀开裂。要预防气缸体发生应力腐蚀失效,可采取加强清洗以减少Cl-的残留、改善材质状态或更换材料以降低其应力腐蚀敏感性等措施。     

基于轮廓法测试惯性摩擦焊接头内部残余应力

采用轮廓法测试小尺寸镍基高温合金惯性摩擦焊接头的内部环向应力、中等尺寸惯性摩擦焊接头内部环向和轴向应力;分析惯性摩擦焊接头内部环向和轴向残余应力分布特征. 结果表明,轮廓法能测试小尺寸及窄小焊缝试件的内部残余应力,能反映出窄小焊缝内部的大梯度焊接残余应力全貌;惯性摩擦焊接头的环向应力沿轴向变化剧烈,沿环向分布均匀,沿厚度分布不均匀;焊缝中心位置外表层区域环向应力小于内表层区域环向应力;焊缝中心外表面轴向应力为压应力,而内表面轴向应力为拉应力,且轴向应力沿厚度呈线性变化.     

激光清洗对SMA490BW钢接头表面应力及腐蚀的影响

为提高耐候钢焊接质量,将皮秒脉冲激光清洗技术引入到耐候钢焊接的清洗中,并研究了皮秒脉冲激光清洗对SMA490BW耐候钢焊接接头抗应力腐蚀性能的影响. X射线残余应力测试试验结果表明,激光清洗后试样表面残余拉应力增加130 ~ 200 MPa,不利于应力腐蚀性能的提高. 但周期浸润腐蚀试验证明,激光清洗使试件表面的耐蚀性明显提高,这有利于提高接头的抗应力腐蚀性能. 最后,通过三点弯应力腐蚀试验证明,激光清洗提高了耐候钢接头的抗应力腐蚀性能. 其原因为激光清洗使试样表面形成微米级（0.8 ~ 1.2 μm）紧密堆积的柱状颗粒,提高了试件表面的耐蚀性大于表面残余拉应力带来的影响.     

表面状态对核电关键材料腐蚀和应力腐蚀的影响

全球迄今发生的核电安全事件往往是由局部腐蚀造成，而局部腐蚀从表面起始。表面状态如何影响腐蚀，以及辐照和应力与之的交互作用已经成为核电站运行安全性、可靠性、经济性保障的重要技术难题之一。本文系统总结了在过去十余年的国家系列项目支持下，针对核电用关键结构材料在不同表面加工与划伤后微观组织变化、在模拟核电站一回路水中的腐蚀、应力腐蚀和辐照促进应力腐蚀行为，并将这些腐蚀行为与材料的微观组织以及力学、辐照等多因素相关联。结果表明，打磨、划伤和切削加工都会使材料近表面产生不同程度的梯度结构，表面变形层状态存在较大差异。划伤后，在划伤底部存在大于屈服极限的残余压应力。相同粗糙度的切削加工表面，机加工参数不同可以导致深度方向上形成的纳米晶区、晶粒畸变区梯度结构明显不同。这种微观组织与局部应力应变条件使得材料抗腐蚀能力差异显著，例如划伤导致的应力腐蚀裂纹数量与划伤深度正相关。在辐照、腐蚀、应力的联合作用下，辐照促进应力腐蚀敏感性进一步升高。最后展望了未来发展趋势。     

喷丸处理对304不锈钢焊接接头氯化钠应力腐蚀开裂的影响

对304不锈钢氩弧焊焊接接头表面作了喷丸处理,并在金相显微镜与扫描电镜下对处理后材料表面的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理后试样的残余应力分布,并进行了NaC1水溶液应力腐蚀试验.结果表明,304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,喷丸处理能够很好地提高焊接构件抗应力腐蚀开裂能力;应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,各区的应力腐蚀裂纹属于穿晶型裂纹.     

飞机腐蚀损伤构件喷丸强化后的表面残余应力场

目的：研究喷丸方式、飞机构件腐蚀损伤表面形状参数对受喷表面残余应力场的影响。方法以7075铝合金腐蚀损伤飞机构件为研究对象,采用玻璃弹丸作为喷丸介质,通过 Abaqus 软件建立随机多弹丸有限元模型,获得固定方向喷丸和固定角度喷丸两种喷丸方式下以及不同损伤表面几何形状参数下的表面残余应力场,并通过试验进行验证。结果采用固定角度喷丸能够获得比较均匀的表面残余应力场,而固定方向喷丸时,损伤构件表面不同部位的残余应力存在明显差异。结论在其他参数不变的情况下,弹丸入射角越小,残余压应力越大。应尽量采用垂直撞击方式进行喷丸处理,喷丸处理前清理腐蚀产物时,应形成较为平缓的损伤面过渡区域。     

催化裂化装置膨胀节失效原因与措施

针对大连石化公司催化裂化装置膨胀节的失效，利用电子能谱(EDX)、SEM电镜扫描等手段对失效膨胀节进行检测分析，得出膨胀节失效的主要原因是膨胀节的工作温度正处于其敏化温度，膨胀节在各种残余应力和硫酸、连多硫酸等特定腐蚀介质共同作用下发生的应力腐蚀开裂导致的失效，并首次提出采用填料函结构来补偿冷热变形的解决方案，使用效果极好.      

换热器波纹管失效分析

某种换热器的主要换热元件波纹管使用后发生严重损坏。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线能谱（EDS）等手段对失效波纹管进行断口宏、微观分析、能谱分析、金相检验及化学成分分析,以确定其失效原因。结果表明：该波纹管的失效性质为应力腐蚀,波纹管断口形貌以沿晶断裂为主,断口上可见明显的腐蚀产物,断口内壁有明显的腐蚀坑和由腐蚀坑发展的裂纹,能谱分析结果表明断口腐蚀产物中含有一定量的S和Cl元素;分析认为波纹管在加工过程中的残余应力和使用环境中的Cl-是导致其发生应力腐蚀的主要原因,此外材料中Cr含量偏低也是导致其发生应力腐蚀的另一原因。     

304不锈钢焊接管开裂原因分析

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)和显微维氏硬度计对某开裂的不锈钢焊接管进行了失效原因分析。结果表明,该不锈钢管局部补焊区域存在残余应力,补焊造成附近组织晶界敏化,协同环境中存在S离子和Cl离子等腐蚀性介质,故在补焊位置发生应力腐蚀沿晶开裂。     

黄铜制品开裂原因分析

针对黄铜开裂件进行了宏观分析、裂纹走向及断口分析;并对其金相组织及化学成分进行了测试分析。综合分析表明,该黄铜制品的开裂是由残余拉应力引起,属应力腐蚀开裂所致。从而找到了黄铜制品失效的原因所在。