测定应力腐蚀界限应力强度的一种电化学方法

<正> 在钢的应力腐蚀开裂敏感性测定中,新近的趋向是应用使用预裂试样的断裂力学方法[1]。这种方法可以消除使用光滑试样所经常遇到的点蚀形成之始发期。这些蚀坑起应力集中源的作用,由此产生应力腐蚀开裂。界限应力强度,称为K_(ISCC),已经由许多钢和合金中观察到,在应力强度高于该值的情况下发生应力腐蚀开裂。已经证实,K_(ISCC)与环境无关,而与预存裂纹的尖端形成拉延区相对应。拉延区一旦形成,就有助于其后的开裂过程,这是因为它作为裸露金属对原子氢释放起促进作用。而氢的释放又使裂纹尖端金属脆化,更进一步导至裂纹扩展和金属裸露。     

X60钢在硫化氢溶液中的应力腐蚀裂纹扩展研究

输送石油和天然气的X60钢管存在应力腐蚀裂纹扩展的危险.为此,将X60螺旋埋弧焊管试样置于100,500,1000 mg/L的H2S水溶液中,采用改进的楔形张开加载(WOL)试样和恒位移的加载方法进行试验,测定了X60焊接接头在不同环境下的应力腐蚀裂纹扩展速率.结果表明:在低浓度(100 mg/L)下没有观察到裂纹扩展的情况,说明X60材料具有一定的抗硫化氢应力腐蚀开裂能力;随硫化氢浓度的提高,裂纹扩展速率增大,所以在高浓度硫化氢溶液中,这种材料的硫化氢应力腐蚀开裂情况仍需特别注意.     

WOL试样测定高强度结构钢K_(ISCC)的新简易方法

一、概 述 由Novak和Rolfe引入的改进型WOL试样,目前通常用于测定金属材料应力腐蚀裂纹扩股速率da/dt和应力腐蚀开裂门槛应力强度因子K_(Iscc)数据。但运用Novak等人的方法测定金属材料的K_(Iscc)试验感到比较繁琐而且在载荷P的标定过程中容易导入误差。所以我们在过去试验的基础上研制了一种简便的方法,称为新简易方法。本方法主要运用裂纹咀端部千分表指示的张开位移值计算K_(Iscc)值(见     

改进的侧面槽楔力张开加载试样的标定

诺瓦克和罗尔夫采用的改进的楔力张开加载(WOL)试样现已广泛地用于确定裂纹长大速率和应力腐蚀开裂的门槛值 K_(1_(9cc))。本文讨论了带有10%侧面槽试样的应力强度因子式。为了用裂纹咀张开位移来确定应力强度因子式,进行了有限元和实验的柔度研究。发现所获得的解析结果和试验结果是极为一致的。结果亦证实,当考虑侧面槽的影响时,T 型 WOL 试样的威尔逊有限元应力强度标定是有价值的。     

16MnR钢在液氨环境中的应力腐蚀裂纹扩展研究

采用T形楔形张开加载(T-WOL)恒位移试样,进行16MnR钢在无水液氨环境的应力腐蚀实验.实验中采用了8只预裂纹试样,分别加载到不同应力强度因子K1值,放入盛有液氨的实验容器中.试样定期取出测量裂纹的长度,经总共3450h应力腐蚀实验,测得各试样的裂纹扩展速率在0.08×10-8～3.54×10-8 mm/s之间.结果表明:16MnR材料在无水液氨环境中裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC大于90 MPa√m.同时分析了应力腐蚀开裂机理和影响其应力腐蚀行为的介质与材料因素.     

TC4ELI钛合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为研究

应力腐蚀是海洋装备用钛合金面临的主要威胁之一。为了给海洋装备的安全服役提供技术支撑，以海洋环境用TC4ELI钛合金为研究对象，根据恒位移WOL(楔形张开加载)试样测定K_ISCC的原理，系统开展了不同组织状态下TC4ELI钛合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为研究。用光学显微镜和扫描电镜观察了应力腐蚀试样断口形貌和裂纹扩展路径，用二次离子质谱仪分析了裂纹部位元素分布情况。结果表明：TC4ELI双态组织(α相与β相)板材的应力腐蚀门槛值K_ISCC为56.01 MPa·m^1/2,魏氏组织板材的应力腐蚀门槛值K_ISCC大于67.48 MPa·m^1/2,应力腐蚀试样断口主要由基体、疲劳预制区和撕裂区组成，双态组织试样疲劳预制区与撕裂区界面存在应力腐蚀区，裂纹尖端除主裂纹外还有部分次生裂纹出现；魏氏组织试样未发现明显应力腐蚀开裂特征，魏氏组织的抗应力腐蚀能力优于双态组织的。TC4ELI合金双态组织试样的应力腐蚀开裂以穿晶断裂为主，氢元素易于在裂纹尖端富集。     

AA7039 A1—Zn—Mg合金的应力腐蚀开裂

采用作为环境参数和冶金参数的函数的裂纹扩展的动力学方法研究了7039铝合金的应力腐蚀开裂(SCC)。这些参数为:应力方向与晶粒位向的关系、溶液温度、氧化性缓蚀剂的添加、阴极电位的应用等。用预裂纹双悬臂梁试样在3.5％6NaCl溶液中进行了试验。用扫描电子显微镜断口金相分析方法研究了裂纹的形貌。关于作为裂纹扩展速率控制阶段的蠕变的可能性,在本研究的特定条件下根据实验结果进行了讨论。     

双悬臂(DCB)预裂纹试样K_I的标定

序言 自从断裂力学理论应用于应力腐蚀断裂领域以后,逐渐研制出了一些测定材料的所谓界限应力强度因子K_(Iscc)参量的试验方法。尤其近些年来,已有几种试验方法越来越多地应用于研究各种材料的应力腐蚀断裂性能。对于铝合金的研究来说,大都采用DCB试样。这种试样裂纹尖端应力强度因子K_1的表达式,已有不少人做过试验研究,国内、外通用的公式是:     

应力比对航空高强LD2CZ铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展的影响

利用扫描电镜联合液压伺服试验机,并借助于Walker公式研究了应力比对预腐蚀不同时间航空高强LD2CZ铝合金疲劳裂纹扩展的影响,在应力比分别为0．05,0．5,0．7的条件下对预腐蚀0,15,30d的LD2CZ铝合金单边缺口板状试样进行了疲劳加载试验,得到了其疲劳裂纹扩展速率曲线,并拟合出了Walker公式中的材料常数。结果表明：裂纹扩展速率会随着应力比的增加以及腐蚀损伤的加深而增大,拟舍得到的Walker公式可用来定量化地表征应力比和腐蚀损伤对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

预裂纹试样悬臂弯曲K_(ISCC)试验方法的改进

一、前 言 国外六十年代、国内七十年代已用预裂纹试样的悬臂弯曲K_(ISCC)试验方法来研究和评定高强度钢的抗应力腐蚀性能了,但至今仍存在一些问题,致使这个方法尚未成为国家标准,因此我们进行了研究和改进。     

地铁车钩牵引梁应力腐蚀开裂的机理

某7020铝合金地铁列车在检修过程中发现车钩牵引梁存在开裂现象,失效分析结果表明该裂纹性质为应力腐蚀开裂(SCC)。采用断裂力学双悬臂梁(DCB)试样,对高强度7020铝合金的应力腐蚀开裂特征进行了研究。结果表明:7020铝合金在含氯离子的水溶液环境中对SCC敏感。板料的Z-X和Z-Y方向有SCC裂纹萌生,裂纹开始萌生的时间较长,扩展速度较慢,SCC裂纹的特征为水平扩展,表面有呈台级式不连续扩展和群集的现象,开裂面为沿晶扩展,和车钩牵引梁的裂纹特征相同。     

球罐应力腐蚀开裂研究与安全性分析

对球罐应力腐蚀开裂的原因和主要影响因素进行了分析.针对16MnR和SPV50Q球罐用钢,在分析湿硫化氢环境下应力腐蚀开裂形式的基础上,通过改进的WOL预裂纹试样的应力腐蚀开裂试验,对不同球罐用钢、不同硫化氢浓度、不同焊接状态条件下的应力腐蚀开裂进行了研究,并对设备的安全性能进行了分析,进而提出了防止应力腐蚀开裂的对策.     

不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响

采用轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展速率性能测试方法,研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金厚板疲劳及裂纹扩展性能的影响.结果表明:腐蚀环境对7475铝合金的疲劳性能有较大影响,油箱积水和3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中光滑试样的疲劳强度较室温下降约68%,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对材料疲劳强度的影响程度基本相同;不同环境腐蚀(空气和3.5%NaCl)和不同温度(室温和125℃)对材料的低周疲劳性能影响不大;腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对裂纹扩展的加速规律基本一致.     

基于灰色理论的高强铝合金应力腐蚀开裂预测模型的建立与应用

采用3.5%NaC1溶液中预制裂纹的方法测试了2124高强铝合金的应力腐蚀裂纹扩展长度随时间的变化,获得了裂纹扩展速率随腐蚀时间的变换规律及应力腐蚀断裂韧性界限值,并对断口进行分析.根据裂纹扩展的基本规律,运用灰色理论GM(1,1)模型,依据2124铝合金应力腐蚀开裂裂纹扩展长度的原始数据进行了灰色预测,并对预测结果进...     

快速断裂与止裂研究

本文采用有限差分析法分析了结构钢脆性裂纹扩展与止裂的试验结果。所用试样为双拉伸试样和双悬臂梁试样。据认为,动态研究对全面解释快速断裂与止裂是不可缺少的;同时,材料韧性可被定义为温度和开裂速度的函数。如果试样的边界加载条件已知,则用所定义的断裂韧性,采用裂纹扩展模拟方法就能够预测出开裂——扩展——止裂行为。这就意味着有可能研究出设计裂纹止裂装置的简易方法。     

喷射成形GH738合金的疲劳裂纹扩展行为

进行了不同温度、频率和应力比条件下喷射成形GH738合金紧凑拉伸(CT)试样的疲劳裂纹扩展试验,分析了相应条件下的疲劳裂纹扩展速率及其对疲劳裂纹扩展行为的影响规律。结果表明:随着温度的升高,裂纹扩展速率略有加快;加载频率降低,疲劳裂纹扩展加速;裂纹扩展速率da/d N随应力比R的增大而增大。疲劳断口呈现多裂纹源特征,裂纹稳定扩展为疲劳条带机制。     

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。     

温度和应力比对航空铝合金疲劳裂纹扩展规律的影响及其机理

针对7475-T761航空铝合金中心开裂(MT)试样进行了不同温度、不同应力比条件下的一系列疲劳裂纹扩展试验,得到了相应试验条件下的疲劳裂纹扩展数据与规律,讨论了应力比、环境温度对疲劳裂纹扩展行为的影响,并利用扫描电镜(SEM)观测分析了疲劳断口。结果表明:7475-T761铝合金疲劳裂纹扩展速率随应力比、温度的增加而增加;消除裂纹闭合效应影响后,相同温度不同应力比下的da/dN-ΔKeff可由同一拟合公式描述;高温时弹性模量和材料抗拉强度的下降以及裂纹表面氧化导致裂纹扩展速率较快;对比不同条件下稳定扩展区疲劳条带宽度验证了试验分析结论。     

3P-1402B氨水槽泄漏事故分析

采用化学分析、力学性能测定和金相检验对氨水槽泄漏失效进行了分析。结果表明，槽体泄漏系应力腐蚀引裂纹所致，严重的冶金缺陷和组织不良是引起槽体腐蚀开裂的主要因素，而焊接应力的存在和废氨水溶液的腐蚀则加速了裂纹的扩展。     

残余奥氏体对60Si2Mn 钢氢致断裂的影响

本文研究了残余奥氏体量及其机械稳定性对60Si2Mn 钢氢致开裂敏感性的影响.采用氢脆应力强度门槛值(K_(th))和氢致脆化率(I_H)评定材料氢致开裂敏感性.残余奥氏体量(8.4—17.9%)对 K_(th)值影响不大。回火和充氢处理使残余奥氏体机械稳定性降低,并对氢脆抗力有很大影响。块状残余奥氏体应力诱发转变成马氏体,氢致开裂并形成孔洞。一方面孔洞能降低裂纹尖端应力和提高氢脆抗力,另一方面孔洞也可作为裂纹扩展途径,易于开裂。讨论了 K_(th)和 I_H 的变化。