工业纯铁在3.5%NaCl水溶液中裂尖材料溶解速率与裂纹扩展速率的关系

利用形变金属的溶解模拟裂纹尖端的溶解行为,研究工业纯铁在3.5%NaCl水溶液中溶解速率与裂纹扩展速串的关系.研究表明由于腐蚀因素引起的裂纹扩展速率远大于裂纹尖端材料的溶解速率.在阳极溶解机制下,腐蚀疲劳裂纹扩展速率不能用纯机械因素引起的裂纹扩展速率和裂尖材料溶解速率的叠加来表示.     

不同应力比和腐蚀环境条件下X80钢疲劳裂纹扩展速率研究

在空气和不同浓度H₂S环境中对X80管线钢进行了应力比为0.1和0.3的低频腐蚀疲劳试验,以获得疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK之间的Paris表达式,研究X80钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展速率。结果表明：腐蚀环境能加速X80钢的裂纹扩展,当H₂S浓度为100 mg/L时,含H₂S环境中裂纹扩展速率是空气中的2.9倍;随着H₂S浓度的增大,裂纹扩展速率呈指数增大;随着应力比的增大,平均应力增大,裂纹闭合效应减小,裂纹尖端完全张开,材料与腐蚀介质接触面积增大,导致裂纹扩展速率增大。     

腐蚀疲劳过程中裂尖阳极溶解对裂纹扩展的作用

在模拟腐蚀疲劳裂尖介质中,分别用铂丝和40CrNiMo钢为辅助电极测定了在不同拉伸速率下中温回火的40CrNiMo钢的腐蚀电流密度i_(a)与应变速率、塑性应变量的关系,其结果为:利用疲劳裂纹尖端应变的弹塑性有限元计算,得到腐蚀疲劳裂尖阳极溶解引起的裂纹扩展与△K的关系,结果表明:中温回火的40CrNiMo钢在3.5％NaCl水容液中裂尖阳极溶解对腐蚀疲劳裂纹扩展的直接贡很小,阳极溶解的主要作用是影响为裂尖断裂区氢致开裂提供氢原子的阴极过程。     

15Mn钢动态阳极溶解电流及其在腐蚀疲劳中的作用

一、前言明确阳极溶解和氢脆在裂纹扩展中的作用是认识环境敏惑开裂机制的关键。裂纹尖端为局部高应变状态,微区内交换电流密度大大高于周围基体,但目前尚无方法对裂纹尖端腐蚀电流密度进行直接测定。为此,本工作采用了一种摸拟方法,通过测量加载过程中阳极溶解电流与应变及应变速率的关系,并结合裂纹扩展中裂纹尖端应变场的有限元分析,对裂纹尖端阳极电流密度和因阳极溶解导致的裂纹扩展速率增量进行计算,得到了很好的结果。     

反应堆压力容器用508Ⅲ低合金钢在高温高压硼锂水环境中的应力腐蚀开裂行为

通过直流电压降法在线测量了反应堆压力容器用508Ⅲ低合金钢在模拟压水堆高温高压硼锂水环境中应力腐蚀开裂的裂纹扩展曲线,评估了其在含氧含氯离子环境中的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明:在较低的恒载荷条件下,508Ⅲ低合金钢在含氧或除氧的300℃硼锂水环境中的裂纹扩展速率均低于BWRVIP-60 Line 1预测曲线,且对氧化性介质和低含量的杂质离子具有较高的应力腐蚀开裂容忍度,但腐蚀性介质或载荷的突变会造成裂纹扩展速率激增的现象;在含氧及除氧水环境中该合金的应力腐蚀开裂均由穿晶开裂主导,且裂纹尖端存在剧烈的金属溶解和氧化,大量的氧化物形成是造成裂纹尖端变"钝",裂纹扩展速率降低的主要原因。     

316Ti不锈钢在模拟核电高温高压水中的腐蚀疲劳裂纹断口研究

研究了轻水堆核电站关键设备材料316Ti不锈钢在模拟核电高温高压水环境下的低周疲劳裂纹断口,讨论了疲劳裂纹扩展、断口特征及环境致裂机理。结果表明,疲劳裂纹为穿晶扩展,且呈折线状,裂纹之间相互交叉、连接、分叉呈现出典型的多裂纹特征;高变速率时裂纹短且数目多,低应变速率时裂纹长但数目少,并且高应变速率的辉纹间距小于低应变速率时的;裂纹尖端产生严重塑性变形,并伴有一些滑移带生成,裂纹尖端或者两侧铁素体/基体界面出现二次裂纹。讨论了裂纹扩展滑移溶解机理,实验结果证实了力学和电化学反应协同作用促进了疲劳裂纹扩展,其扩展机理可用滑移溶解模型解释。     

核电压力容器600合金小裂纹应力腐蚀开裂扩展速率定量预测

小裂纹应力腐蚀开裂(SCC)在核电关键构件(NPPs)的全寿命衰减过程有重要影响。通过将薄膜滑移-溶解/氧化模型与弹塑性有限元(EPFEM)相结合,定量预测核电反应堆压力容器(RPV)中小裂纹SCC扩展速率。根据裂纹尖端力学场的分析,确定以裂纹尖端应变率来表征小裂纹的萌生和扩展,并通过距离扩展小裂纹尖端特定的r₀处的塑性应变(de_p/da)来近似表征裂纹尖端应变率。提出了基于弹塑性断裂力学的动态裂纹扩展和准静态裂纹扩展两种方法计算塑性应变(de_p/da),并进行两种计算方法比对塑性应变随裂纹长度变化的敏感性,得到两种计算方法之间差异的同时,也确定小裂纹扩展的塑性应变变化比长裂纹更为敏感。小裂纹的SCC扩展速率大于长裂纹的SCC扩展速率,距裂尖的特征距离r₀是重要的影响因子,鉴于特定距离r₀难以确定,建议通过将相同环境和相同材料下的SCC实验数据结合单边拉伸试样的有限元数值计算结果来确定。研究结果能够实现核电关键结构材料的SCC扩展速率定量预测及服役压力容器的安全评价。     

应力强度因子对高温水环境中镍基合金裂尖电化学腐蚀电位的影响（英文）

在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展。采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究。分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响。     

Effects of Stress Intensity Factor on Electrochemical Corrosion Potential at Crack Tip of Nickel-Based Alloys in High Temperature Water Environments

在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展。采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究。分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为

文中研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。结果表明,在1%NaCl溶液(质量分数)中,AZ31镁合金接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值和强度均低于在空气环境中的结果,但裂纹扩展速度较高。在空气环境下,在裂纹扩展起始阶段,母材区域门槛值最低,裂纹最容易扩展,而在裂纹稳定扩展区域,焊核区域的裂纹扩展速率最快,为da/dN=7.80×10~(-6)(ΔK)~(2.78),前进侧热力影响区的裂纹扩展速率最慢,为da/dN=1.94×10~(-5)(ΔK)~(1.73)。在腐蚀疲劳环境下,母材区域的门槛值最小,最容易发生扩展行为,进入稳定扩展阶段时,后退侧热力影响区扩展最快,为da/dN=3.12×10~(-4)(ΔK)~(1.71),焊核区域扩展最慢,为da/dN=2.78×10~(-4)(ΔK)~(1.50)。AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展机理主要是裂纹尖端的阳极溶解和氢脆机理。裂纹扩展路径曲折复杂,裂纹中部发现裂纹"闭环"和分叉形貌,裂纹尾部细小,出现裂纹"跳跃"情况,裂纹尖端附近的施密特因子分布不均匀,裂纹尖端附近的组织整体呈现较软的取向,裂纹总是沿着易于滑移的软取向组织扩展。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的断裂模型

将修正的疲劳裂纹扩展静态断裂模型和裂尖腐蚀溶解相结合,提出了腐蚀疲劳裂纹扩展(CFCP)的腐蚀-钝化-断裂模型.根据该模型和断裂力学原理,导出了CFCP速率的定量表达式,它揭示了CFCP速率与力学条件,裂尖表面腐蚀率、加载频率、假设的裂尖材料元临界断裂应力之间的定量关系,并能说明氢脆对CFCP率的影响规律。实验结果表明,应用所提出的模型可很好地描述铝合金在35％NaCI中CFCP的一般规律。     

阳极电位下小幅载荷在腐蚀疲劳裂纹扩展中的作用

研究了A537钢在3.5%NaCl水溶液中,阳极溶解条件下以不同方式叠加在主载荷ΔP上的小幅载荷对疲劳裂纹扩展da/dN～ΔK曲线的影响,并与空气中的结果进行比较,讨论了阳极溶解影响小幅载荷行为的机理.结果表明:空气中幅度小于30%ΔP的小载荷叠加在主载荷底部时对裂纹扩展没有影响,而阳极溶解能使这些主载荷底部的小幅载荷对裂纹扩展过程产生重要作用,在阳极溶解条件下,即使是幅度为零的保持载荷(B0)对裂纹扩展也具有明显的加速作用;虽然阳极溶解对主载荷顶部的幅度为30%ΔP(T30)和70%ΔP(T70)的小载     

A NOVEL PARAMETER FOR EVALUATING THE FATIGUE CRACK GROWTH RATE IN CARBON STEELS

1. Introduction Estimation of the fatigue life of a component under cyclic loading is of great interest in the modern engineering design against plastic deformation or conventional fracture. The fatigue process of materials may be approximately divided into two stages, i.e. the fatigue crack initiation and its propagation. The latter is more significant in service, because most of the fatigue life of many engineering components is spent on the crack growth, especially the small crack growth. …     

阳极溶解及氢进入对裂纹尖端局部材料力学行为的作用

在腐蚀疲劳过程中裂纹尖端阳极溶解及氢产生并进入材料内部两个过程同时存在.材料的阳极溶解过程增大裂尖塑性区尺寸,氢产生并进入材料内部减小裂尖塑性区尺寸.提出如果阳极溶解增大裂尖塑性区尺寸起主导作用,则总体上表现为裂尖塑性区尺寸增大,如果氢进入减小塑性区尺寸起主导作用,则总体上表现为裂尖塑性区尺寸减小.对上述设想给予实验验证.     

CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH OF MEDIUM STRENGTH STEEL HT60 IN SYNTHETIC SEA WATER

The corrosion fatigue crack growth and near-threshold characteristics of a medium strengthsteel HT60 were investigated using compact tension specimens exposed to synthetic sea water.The da/dN-△AK_(eff) relation in air can give a conservative estimation of da/dN-△K relationsin sea water. In the case of high R, however, crack growth acceleration at high △K regionsappears to be cantrolled by the stress-assisted dissolution. The crack opening stressinlensity factor K_(op) detected by the back-face-strain method is the result of crack surface incontact with the corrosion products and therefore an overestimated value of K_(op) at the cracktip is given.     

腐蚀疲劳裂尖材料损伤研究

金属环境断裂过程依赖于材料,应力与介质参数间的复杂交互作用,这些交互作用的澄清是实现材料断裂控制的重要基础,而裂纹尖端单元损伤过程的研究则是联接微观机制与宏观断裂规律的桥梁。通过对钝化和活化典型腐蚀体系下恒速长大腐蚀疲劳裂纹受力学与电化学参数扰动后的扩展动力学响应规律的系统研究,并结合多种其它分析手段,考察了不同腐蚀因素对裂尖材料的损伤作用机制。在实验基础上,对腐蚀导致裂纹闭合变化,裂纹扩展过载延     

FATIGUE CRACK PROPAGATION RATE OF ZG35 STEEL WITH SEMI－ELLIPTICAL SURFACE CRACK

ＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮＲＡＴＥＯＦＺＧ３５ＳＴＥＥＬＷＩＴＨＳＥＭＩ－ＥＬＬＩＰＴＩＣＡＬＳＵＲＦＡＣＥＣＲＡＣＫ￥Ｃｈｅｎ，Ｆａｎｇｊｕｎ；Ｘｕ，Ｚｈｅｎｘｉ；Ｌｉｕ，Ｙａｏｄｏｎｇ；Ｃｈｅｎ，Ｙｉｊｕｎ；Ｇｕｏ，Ｚｈａｏｈ...     

阳极电流对纯铜裂尖表面形变和总体形变影响的对比

采用微机控制激光散斑干涉技术，对多晶纯铜平板预裂纹试样在空气及在３．５％ＮａＣｌ溶液中外加阳极电流条件下的裂纹张开位移进行了原位测量，并对比了这两种条件下，裂尖表面应变场的变化，研究了阳极溶解对裂尖材料总体形变和表面形变的影响。结果表明：加阳极电流后，裂尖表面应变量和应变范围都明显增大，而反映裂尖总体形变的张开位移变化很小。阳极溶解对金属内部材料的形变没有直接的影响，只能缓解金属表面的变形硬化，促进金属的表面变形．