铁素体—奥氏体双相不锈钢的氢致开裂研究

用紧凑拉伸实验研究了铁素体-奥氏体双相不锈钢的氢致延迟开裂过程,发现氢致开裂应力强度因子门槛值K_H随γ量增加而增加,随充氢电流密度增加而下降。氢致裂纹在α相内{100}面形核,扩展连通,最后将γ相和晶界撕裂,γ相阻碍氢致延迟裂纹的扩展,在断裂方面起到“纤维韧化”的作用。     

奥氏体不锈钢应力腐蚀和氢致开裂的机理

通过金相跟踪观察、力学测量及断口分析,研究了奥氏体不锈钢氢致开裂和应力腐蚀的机理.结果表明,无论是不稳定型(321)还是稳定型(310)奥氏体不锈钢,电解充氢时先产生塑性变形,当它发展到临界状态时就导致氢致裂纹的形核.但在42%MgCl_2沸腾溶液中应力腐蚀时,裂纹的形核和滞后塑性变形无关.两种(321)輿氏体不锈钢应力腐蚀的门槛值K_(ISCC)远比严重充氢时氢致开裂的门槛值K_(IH)要低.两者的断口形貌也不同,应力腐蚀是解理断口,且和K_I无关.而氢致开裂断口和K_I有关,K_I高是韧窝,K_I低则获得准解理断口.实验表明,氢在奥氏体不锈钢应力腐蚀(沸腾MgCl_2介质)过程中并不起主要作用.     

奥氏体不锈钢焊缝金属氢致滞后断裂门槛值的研究

308L和347L奥氏体不锈钢焊缝金属能发生氢致滞后断裂。而且比304L母材更敏感,用单边缺口试样动态充氢测出的氢致滞后断裂门槛应力强度因子KIH随可扩散氢浓度c0的对数而线性下降,即KIH=85.2-10.7lnc0(308L),KIH=76.1-9.3lnc0(347L),KIH=91.7-10.1lnc0(304L),三种材料氢致滞后断口形貌与K1以及c0有关,当KI较高或c0较小时是韧窝断口,当KI较低或c0较高时是脆性断口。     

扭转试样的氢致滞后开裂

无裂纹扭转试样充氢后在恒定的扭矩作用下能产生氢致滞后开裂。顺时针扭转时裂纹面和扭转轴成45°;反时针扭转则沿-45°面产生裂纹。计算表明,如果氢原子在α-Fe中的应变场是非球对称的,则氢原子的应变场和扭转应力场之间存在有互作用能,而且在45°面(顺时针扭转时)上具有极小值。这就将导致氢原子向45°面扩散和富集,当其浓度达到临界值时就会引起氢致滞后开裂。对于充氢的缺口或预裂纹扭转试样(即Ⅲ型裂纹)上述结论也成立。     

奥氏体不锈钢应力腐蚀和氢致开裂裂尖区的氢浓度分布

氢在奥氏体不锈钢应力腐蚀中的作用一直为人们所关注。许多工作表明,奥氏体不锈钢在热浓氯化物溶液中发生应力腐蚀时,氢可以进入试样,并对其力学性能和电化学性能产生影响,但尚无证据表明进入试样的氢量足以产生氢致开裂。另一些工作表明,氢致开裂临界应力场强度因子(K_(HIC))高于应力腐蚀开裂的相应值(K_(SCC));阴极极化延缓应力腐蚀,而阳极极化则加速应力腐蚀。就试样内的平均氢浓度来源,前者都明显高于后者,但在裂尖区的局部范围内,氢浓度的大小和分布,还很少有直接的证据。微区定氢大多是在断裂后测定断口上的氢分布,这种在应力松弛后测定的结果并不能反映应力腐蚀开裂时的真实情况。此外,断面粗糙不一,影响因素多,不便于比较。我们根据LT-IA型离子探针仪样品室的特点,设计了一套相应的夹具和试样,首次在带载情况下测定了321不锈钢应力腐蚀和电解充氢裂纹尖端区的氢浓度分布。     

奥氏体不锈钢焊缝金属的氢致马氏体相变

用X射线衍射的方法 ,研究了充氢以及随后的时效过程中氢致奥氏体不锈钢焊缝金属 (30 8L和 347L)的马氏体相变和晶体结构的变化规律。结果表明 ,充氢能造成奥氏体点阵的膨胀和畸变。氢引起的奥氏体不锈钢焊缝金属的晶格畸变分别为 2 .7%(30 8L)和 2 .9% (347L) ,明显大于奥氏体不锈钢基体所产生的晶格畸变 1.2 % (30 4L)。充氢过程中 ,奥氏体不锈钢焊缝金属能发生ε马氏体相变。并且在随后的时效过程中 ,一部分ε马氏体转变为α′马氏体。即相变的顺序是γ→ε→α′。充氢后以及随后的时效过程中ε α′马氏体的总量大体保持不变 ,时效 2 4h后 ,ε和α′马氏体的相对含量达到稳定 ,并且长时间时效也不消失     

石油用S135钻杆钢氢渗透与氢致滞后开裂行为

通过电化学渗氢技术与恒载荷拉伸试验方法,研究了不同充氢电流密度下S135钻杆用钢的氢扩散系数、试样中的可扩散氢浓度及其氢致开裂门槛应力。结果表明,S135钻杆用钢在0.5 mol/L H2SO4+0.25 g/L As2O3溶液中电化学充氢后的可扩散氢浓度C0与充氢电流密度的平方根i成正比,恒载荷条件下,氢致开裂门槛应力σHIC随可扩散氢浓度的对数lnC0的升高而下降。     

铁素体—奥氏体双相不锈钢焊缝金属的氢致断裂

用恒变形速率拉伸试验方法研究了铁素体－奥氏体双相不锈钢焊缝金属的断裂行为。发现裂纹起源与焊缝中氧化物夹杂有关，氢的存在影响裂纹起源点的位置；裂纹的扩展是一个非连续过程，不同阶段的断口形貌不同；γ相阻碍裂纹的扩展，δ相晶粒内的γ片常形成撕裂棱，δ晶粒间的γ相中常形成韧窝；当氢含量、氮含量提高时，易于形成穿晶解理断口。     

铬锰奥氏体不锈钢焊接开裂原因分析

针对201不锈钢焊接时出现的裂纹缺陷,通过化学成分分析、硬度分析和金相分析,找出了产生缺陷的原因是材料剪切过程中产生的加工硬化在焊接热应力作用下形成的,并从选材、剪切工艺和热处理工艺等方面提出了相应的改进措施。     

不锈钢Ⅱ型试样的应力腐蚀和氢致开裂

研究了奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)Ⅱ型试样的应力腐蚀和氢致开裂。实验表明,该试样在沸腾MgCl_2溶液中能产生应力腐蚀,裂纹形核门槛值为K_(ⅡSCC)/K_(ⅢX)=0.16。但裂纹并不在缺口面的最大剪应力处(θ=80°)形核,而是在最大正应力处(θ=-110°)形核,并指向正应力的法线方向。该试样动态充氢时能发生氢致开裂,其门槛值K_(ⅡH)/K_(ⅡX)=0.59,远比应力腐蚀的值要高,当K_Ⅱ较高时,氢致裂纹在最大剪应力处形核。当K_Ⅱ较低时,则在最大三向应力处(θ=-110°)形核。应力腐蚀是解理断口,且与K_Ⅱ无关。而氢致开裂断口则与K_Ⅱ有关,K_Ⅱ较高时是分布有二次裂纹的剪切韧窝断口,K_Ⅱ较低时则是准解理断口。     

稳定奥氏体不锈钢氢渗透的研究

本文用电化学氢渗透法,研究了钝化膜、极化电位及介质中pH值对氢在稳定奥氏体不锈钢中渗透行为的影响。测定了氢在310奥氏体不锈钢中25℃时的扩散系数为(1.2±0.1)×10~(-8)cm~2/sec;估算了氢在钝化膜中的扩系散数约为10~(-8)cm~2/sec数量级。随着介质中pH值的降低,氢渗透的饱和电流增加。不仅阴极极化可增加氢渗透的饱和电流;当电位超过点蚀击穿电位后,阳极极化也可增加氢渗透的饱和电流。充氢后试样在0.1NH_2SO_4溶液中的阳极极化曲线显著地向右移动;充氢后的固溶处理试祥,也具有明显的晶间腐蚀倾向。     

奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂研究进展

奥氏体不锈钢广泛地用作石化、煤化工、电力、造纸、化学等行业主要设备和管道的材料,在煤化工、石油化工等复杂和恶劣的服役环境下,不锈钢材料的设备和管道出现腐蚀失效的问题仍屡见不鲜,尤其是应力腐蚀开裂失效最为突出。本文从氯离子含量、温度、pH值、氧气、有害介质等方面论述了奥氏体不锈钢氯化物应力腐蚀开裂的主要影响因素,探讨了奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的安全评定和现场检测的方法,并从工程实践方面提出了减缓奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的具体措施。     

海工结构用2205双相不锈钢氢致开裂行为研究

模拟了海工结构的2205双相不锈钢钢筋(A-DSS和B-DSS)在人工海水中不同条件下的服役行为。通过D-S双电解池氢渗透技术测试了氢在两种钢筋中的扩散行为。通过慢应变速率拉伸实验,结合SEM观察,研究了钢筋在空气以及人工海水中的拉伸断裂行为,分析了阴极极化对断裂行为的影响。结果表明,氢在ADSS和B-DSS两种钢筋中的扩散系数D分别为2.36×10~(-10)和2.31×10~(-10)cm~2/s。当A-DSS和B-DSS在人工海水中外加阴极极化电位分别为-800和-700 mV (SCE)时,两种钢筋的环境断裂敏感性最低。利用SEM观察了在外加电位下断裂试样的表面形貌,可观察到表面裂纹在铁素体相中萌生并扩展,终止于奥氏体相或两相界面。     

奥氏体不锈钢管线开裂失效分析及预防措施

某石化公司一奥氏体不锈钢管线发生腐蚀开裂。本文通过宏观检验、化学成分分析、金相检验和硬度检验等方法进行失效原因分析,确定开裂原因为碱应力腐蚀开裂,并提出了建议措施。     

氢致滞后塑性变形机理研究

利用光滑拉伸试样以及带有应力梯度的弯曲试样和预裂纹试样(Ⅰ型、Ⅲ型以及Ⅰ—Ⅲ复合型),研究了氢对产生局部宏观塑性变形所需外应力(称为表观屈服应力)的影响。结果表明,氢对低合金钢的屈服强度影响不大,但如试样中存在拉应力梯度,则当钢的强度和进入试样的氢浓度超过临界值后,氢能使表观屈服应力明显下降,这就是氢致滞后塑性变形的原因。氢致表观屈服应力的下降是由氢的扩散所控制的。它明显依赖加载速度和试验温度。但它随试验温度的变化不是单调的,在室温附近存在一个极值。对仅存在剪应力梯度的Ⅲ型裂纹试样,充氢后表观扭转屈服应力并不降低,沿原裂纹面也不产生滞后裂纹,即K_(ⅢH)=K_(ⅢC),但在和原裂纹面成-45°的平面上却能产生氢致滞后塑性变形和裂纹。对Ⅰ—Ⅲ复合型试样,只有当恒定的K_Ⅰ大到足以单独就能产生滞后塑性变形时才能使表观扭转屈服应力开始下降。提出了一个氢使表观屈服应力下降的机构。     

氢致裂纹形成位置与氢致开裂抗力

对３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢的纯Ｉ型及复合型预充氢试样进行恒载荷试验及慢应变率试验．研究切缝顶端不同应力应变场及不同加载动态过程对氢致裂纹形成位置的影响．并探讨相应于不同的氢致裂纹形成位置，氢致开裂临界应力强度因子随复合比的变化规律．     

晶粒大小对双相不锈钢的强度和氢致开裂的影响SCIEI

本文研究了双相不锈钢中晶粒大小与强度的关系以及晶粒大小对氢致开裂的影响,发现在双相不锈钢中,晶粒尺寸与强度之间仍然遵循Hall-Petch关系式,晶粒尺寸越大,双相不锈钢对氢致开裂的敏感性越大。