钢结构焊缝连接腐蚀后性能研究

采用湿热法加速腐蚀方法获得对焊腐蚀试件,借助显微法检测出腐蚀后焊缝表面蚀坑深度,利用腐蚀损伤度和局部腐蚀深度解决了焊缝表面蚀坑的表征问题.通过对接焊缝连接性能的试验,建立了腐蚀损伤度、局部腐蚀深度与连接性能之间的关系.     

考虑点蚀损伤的NV-D36海工高强结构钢拉伸性能试验研究

为研究高强度钢材表面的点蚀损伤对钢材力学性能的影响,本文根据拉伸试验规范制作了NV-D36钢材试验试件,并依据法拉第电解定律,对试验试件实施了电化学加速腐蚀试验,得到了不同损伤程度的NV-D36钢材点蚀试件,而后对全部点蚀试件进行了单轴拉伸试验。拉伸试验表明:钢材的极限强度和延伸率随着点蚀损伤程度的增加呈退化趋势;钢材的屈服平台随着点蚀损伤程度的增加而逐渐消失。对试验数据回归得到了极限强度和延伸率的定量退化关系;此外,实施了带有点蚀损伤钢材伤试件的有限元分析,对比了试件点蚀周围应力分布的变化规律,得到了点蚀损伤导致的局部应力集中是引起钢材屈服平台消失和力学性能衰退的主要原因。     

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。     

热焊工艺对2. 2 5 C r 1Mo钢应力腐蚀性能的影响

针对石化设备常用材料2. 2 5 C r 1Mo钢, 分别在7 5 0℃和8 5 0℃的工艺温度下利用热焊工艺方法对其 进行焊接, 采用盲孔法测定了各焊接试件的焊接残余应力, 利用电化学工作站分别测量了焊接试板在碱性、 酸性和 中性腐蚀介质中的腐蚀速率, 通过金相分析了焊缝区显微组织变化。结果表明, 热焊工艺降低了2. 2 5 C r 1Mo钢焊件 的焊接残余应力, 提高了其在各种介质中的抗应力腐蚀性能; 随着工艺温度的升高, 焊接残余应力下降幅度增大, 抗 应力腐蚀性能提升显著; 在8 5 0℃的工艺温度下, 焊接残余拉应力降低6 0%以上, 抗应力腐蚀性能提升3 0%以上。 同时, 焊接后焊缝区显微组织得到改善, 力学性能得到保证。     

盐蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力试验分析

将10根钢筋混凝土梁在含盐环境中侵蚀后进行抗弯承载力试验,通过对不同腐蚀程度的梁在简支情况下试压的结果进行对比分析,研究了钢筋混凝土梁在遭受腐蚀的不同时间段内梁的抗弯承载力的变化情况．认为盐蚀钢筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁正截面破坏特征基本相同;初始强度不同的试件耐受腐蚀的程度不同,影响钢筋程度也不同,进而影响试件的宏观性能;钢筋混凝土梁抗弯承载力随盐蚀时间的延长而呈波浪状发展．     

Effects of Pitting Corrosion on the Fatigue Behavior of Q235 Steel

点蚀坑对Q235钢材疲劳性能影响

研究

徐善华¹,任松波^1,2,王友德¹

(1.西安建筑科技大学 土木工程学院,西安 710055;

2.西南科技大学 土木工程与建筑学院,绵阳 621010,四川)

创新点说明：

本文首先将锈蚀钢材表面点蚀损伤按照损伤特征进行分类,然后,将点蚀坑间交互作用引入交变荷载作用下锈蚀钢材裂纹扩展的研究问题中,增加了锈蚀钢材预测疲劳寿命的准确性。

目的：

研究点蚀坑交互作用对锈蚀钢材疲劳裂纹扩展过程的影响。

方法：

(1) 钢材试件锈蚀过程采用自然环境腐蚀方式,锈蚀龄期分别设置为0.5年、1年、2年以及4年。

(2) 利用PS50三维非接触形貌采集仪对锈蚀钢材表面形貌数据进行扫描采集,并凭借MATLAB软件平台对腐蚀表面点蚀损伤特征参数进行统计分析。

(3) 利用塑性力学理论,建立了相邻点蚀坑交互作用启动临界条件模型。

结果：

(1) 基于相邻点蚀坑的交互作用,量化了不同状态点蚀坑群下的交互因子。

(2) 通过相邻点蚀坑交互因子作用,建立了基于交互作用下锈蚀钢材疲劳裂纹扩展速率计算模型,该模型的计算结果更符合真实实验。

结论：

(1) 钢材在大气环境下,腐蚀初期,点蚀损伤主要以独立点蚀坑状态存在;随着腐蚀时间持续,点蚀坑逐渐连接,交互,甚至重叠。

(2) 随着腐蚀时间持续,钢材试件裂纹扩展曲线的起裂越早。当腐蚀时间超过2年,锈蚀钢材裂纹扩展速率可利用基于交互作用下锈蚀钢材疲劳裂纹扩展速率计算模型进行预测。

关键词：点蚀特征;腐蚀时间;点蚀坑交互;疲劳裂纹扩展速率;预测寿命

     

2507双相不锈钢南海大气腐蚀行为研究

采用失重法、腐蚀形貌观察和产物组成分析、电化学测试和微区电化学扫描等手段,研究了2507双相不锈钢在南海大气环境下暴露不同周期后的腐蚀行为。结果显示随着暴露时间的延长,2507双相不锈钢的年平均腐蚀速率几乎没有变化,点蚀数量和深度明显增大;击穿电位负移,钝化电流增大;Kelvin表面电位起伏越来越明显,且ΔE_(KP)逐渐增大;点蚀坑周围的Ni、Mo、Mn、Cr元素聚集,坑内Si、O元素聚集。这表明2507双相不锈钢随着暴露时间的延长腐蚀加剧,腐蚀特征以点蚀为主,点蚀坑周围由于钝化膜修复过程中Ni、Mo、Mn、Cr元素形成氧化物或氢氧化物而聚集,点蚀坑内部没有Ni、Cr的氧化物,导致钝化膜无法完整修复,使试样耐腐蚀性能下降。     

氯盐腐蚀钢绞线的断裂效应分布模型

建立腐蚀钢绞线的断裂效应分布模型是基于概率理论计算腐蚀预应力混凝土构件剩余承载力的基础.以前期氯盐腐蚀钢绞线蚀坑尺寸测量统计试验工作为基础,采用有限元模拟和概率统计方法建立了不同平均腐蚀程度钢绞线在不同平均应力水平下的断裂效应分布模型.     

氯盐侵蚀钢筋表面的坑蚀特征及蚀坑演变规律

对氯盐侵蚀环境下普通硅酸盐混凝土内锈蚀HRB335级变形钢筋表面上的蚀坑的形状、数量和尺寸进行了详细的观测和研究.通过统计分析建立了不同形状蚀坑的概率分布模型.结合金属腐蚀学的知识对蚀坑的生长机理进行了分析,并得到了蚀坑生长演变的规律.结果表明:在锈蚀初期,22％的微观蚀坑在闭塞电池作用下发展为深椭球形蚀坑,但多数蚀坑的纵横向腐蚀速率大于径向,使得40％的蚀坑呈圆球形,35％的蚀坑呈长椭球形;随着锈蚀率的逐渐提高,径向腐蚀速率下降,纵向腐蚀速率逐渐增大,深椭球形逐渐演变为其他形状,圆球形蚀坑逐渐演变为长椭球形;当锈蚀率超过4％以后,蚀坑横向曲率逐渐为0,长椭球形蚀坑逐渐演变为凹槽形.     

预应力锚索对大跨度扁平地下洞库开挖稳定的影响研究

为研究预应力锚索对大跨地下工程开挖稳定的影响,以大跨度扁平地下洞库开挖稳定为例,采用数值模拟的方法对锚索预应力值和间距两个因素进行分析研究,获得不同锚索预应力值和间距下地下工程的拱顶位移、衬砌最大主应力的分布规律,结果表明:随着锚索预应力值的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐降低,而锚索最大应力呈现先增加后减小的趋势;随着锚索间距的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐升高,而锚索最大应力同样呈现先增加后减小的趋势;建议锚索预应力值取200 t、间距取5 m较为适宜。     

2219铝合金直流活性TIG焊接头腐蚀性能的研究

2219铝合金为一种高强、耐热、可焊的铝合金,广泛应用于航空航天产品。文章应用电化学阻抗谱技术和EXCO腐蚀液浸泡方法,研究了2219铝合金直流活性TIG焊接头腐蚀性能。结果表明:不同的焊接速度、焊接电流、焊接弧长、浸泡时间对焊接接头容抗弧幅值和Rc数值影响不同,容抗弧幅值(Nyquist曲线直径)越小,Rc数值越小,越易发生腐蚀;母材和焊缝被EXCO腐蚀液腐蚀后均以点蚀坑形式出现,焊缝的点蚀坑大都分布在相界处,随着浸泡时间的延长,点蚀坑的深度和总面积增大;接头表面的氧化膜层和基体铝会与腐蚀液发生反应,形成铝的氧化物、氯化物等腐蚀产物。     

基础混凝土构件腐蚀损伤研究

基于部分地下水和场地土环境（岩土环境）下基础钢筋混凝土构件的检测数据,分析了在役基础混凝土结构的腐蚀损伤特征,以及抗压耐腐蚀系数与碳化深度随其服役时间的变化特征。结果表明：岩土环境对基础混凝土结构的腐蚀损伤作用是普遍存在的,且腐蚀损伤进程与岩土环境的类型、介质因素密切相关;大多数基础混凝土的抗压耐腐蚀系数随其服役时间的增长而减小,碳化深度随其服役时间的增长而增大。     

海水侵蚀环境下混凝土强度的研究

采用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥,分别配制了水灰比在0.45～0.60范围内的混凝土试件,采用加速腐蚀试验,研究了在海水腐蚀后,其强度随时间变化的规律及原因,并为试件损伤状态定量化解析提供了试验数据.研究结果表明,在相同的试验条件下,矿渣硅酸盐水泥混凝土抗海水侵蚀性优于普通硅酸盐水泥混凝土;混凝土试件的抗蚀系数为0.8时与美国ASTM标准规定的强度损失25%的界限值相吻合.     

Q 345钢在铅污染土壤中的腐蚀行为研究

采用室内模拟实验的方法,研究了 Q345钢在铅污染土壤中不同时间的腐蚀行为。利用SEM、XRD和电化学测试技术分别研究了Q345钢腐蚀后的形貌、腐蚀产物组成、电荷转移电阻和腐蚀电流密度变化规律。实验结果表明：在腐蚀初期发生局部腐蚀出现腐蚀坑,随时间的延长,其腐蚀形式转变为全面腐蚀加点蚀,腐蚀初期在金属表面形成一层均匀的腐蚀产物膜,对基体起到保护的作用,但随着浸泡时间延长,腐蚀产物膜增厚且有脱落的趋势。电化学测试结果表明：随着时间的延长电荷转移电阻增大,但第3周时突然降低使其保护性降低。     

混凝土内钢绞线的蚀坑形状及分布特征

为研究预应力钢筋的锈蚀特性,在自然气候条件下,采用内掺盐的方式,进行了混凝土内钢绞线的锈蚀实验．实验结果表明：钢绞线的蚀坑形状可抽象为2种典型形状,即椭球形和马鞍形;随着锈蚀率增大,蚀坑总个数增大,椭球形蚀坑出现的概率呈先增后减趋势;马鞍形蚀坑出现概率呈先减后增趋势,但变化幅度都不大;蚀坑的长度、宽度、深度都较好地呈对数正态分布．     

海水侵蚀环境下混凝土强度的研究

采用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥 ,分别配制了水灰比在 0 .4 5～ 0 .6 0范围内的混凝土试件 ,采用加速腐蚀试验 ,研究了在海水腐蚀后 ,其强度随时间变化的规律及原因 ,并为试件损伤状态定量化解析提供了试验数据。研究结果表明 ,在相同的试验条件下 ,矿渣硅酸盐水泥混凝土抗海水侵蚀性优于普通硅酸盐水泥混凝土 ;混凝土试件的抗蚀系数为 0 .8时与美国ASTM标准规定的强度损失 2 5 %的界限值相吻合     

核动力装置管道有限元分析及VR仿真研究

针对不同点蚀坑深度,利用有限元分析软件分析核动力装置高压管道内部的静态应力分布,并结合奥氏体不锈钢的材料特性计算出管道最小安全系数。利用VR技术,对高压管道应力腐蚀的整个过程做了直观的虚拟仿真。结果表明:点蚀坑的存在会导致高压管道安全系数下降,但安全系数与点蚀坑深度之间的关系呈现出不同的发展阶段,即安全系数快速下降阶段、相对稳定阶段以及再次下降阶段。     

酸性环境下结构受弯构件的加速腐蚀试验

酸性环境对钢筋混凝土结构具有较强的腐蚀作用 ,长期作用下 ,结构的安全性将由于结构的腐蚀损伤而降低 .针对酸性环境下钢筋砼受弯构件进行了整体加速腐蚀试验研究 ,验证了已有钢筋混凝土结构的基本腐蚀理论 ,分析了不同类型、不同浓度酸性介质对结构的腐蚀作用及结构的基本腐蚀损伤过程 ,确立了结构中钢筋腐蚀电流密度随结构服役时间的变化性 ,为建立结构的腐蚀速率模型提供了基本的数据 ,并为进一步分析受腐蚀结构的耐久性提供依据     

酸性环境下结构受弯构件的加速腐蚀试验

酸性环境对钢筋混凝土结构具有较强的腐蚀作用,长期作用下,结构的安全性将由于结构的腐蚀损伤而降低。针对酸性环境下钢筋砼受弯构件进行了整体加速腐蚀试验研究,验证了已有钢筋混凝土结构的基本腐蚀理论,分析了不同类型、不同浓度酸性介质对结构的腐蚀作用及结构的基本腐蚀损伤过程,确立了结构中钢筋腐蚀电流密度随结构服役时间的变化性,为建立结构的腐蚀速率模型提供了基本的数据,并为进一步分析受腐蚀结构的耐久性提供依据。     

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。