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海水環(huán)境中不銹鋼腐蝕疲勞斷裂的機(jī)制研究金屬展-冶金展-2018廣州巨浪國(guó)際金屬暨冶金工業(yè)展覽會(huì)-亞洲最大金屬冶金展-巨浪展覽-The 19th China(Guangzhou)Int’l Metal &Metallurgy Exhibition
2017年11月21日 金屬展-冶金展-鋼鐵展-steel expo-metal &metallurgy expo- |
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| 海水中富含Cl-，導(dǎo)致金屬材料在海水中容易產(chǎn)生局部腐蝕。此外海洋油氣井中還可能含有CO2、H2S等腐蝕性介質(zhì)，再加上潮汐、日照、溶解氧、微生物以及深海壓力和熱液帶來(lái)的高溫等環(huán)境條件的影響，往往會(huì)加速材料在海水中的腐蝕進(jìn)程。 與大氣環(huán)境中“純”疲勞行為不同的是腐蝕疲勞往往沒有明顯的疲勞極限；而與應(yīng)力腐蝕一樣對(duì)材料和環(huán)境存在一定選擇性。幾乎所有的金屬材料在任何腐蝕環(huán)境中都可能發(fā)生腐蝕疲勞，因此，腐蝕疲勞的潛在危害性更大，在海洋、核電、火電、水電、航空航天等重要領(lǐng)域中受到極大重視。 在海洋開發(fā)工程中，很多場(chǎng)合對(duì)材料的性能要求比較苛刻，碳鋼、合金鋼和普通不銹鋼無(wú)法滿足其使用要求，特殊情況下須結(jié)合緩蝕劑、陽(yáng)極/陰極保護(hù)、防腐涂層等防護(hù)手段才能滿足實(shí)際需要，于是大大增加了使用成本，維護(hù)起來(lái)也相當(dāng)麻煩，井下應(yīng)用受到極大限制甚至根本無(wú)法使用。 目前，對(duì)于環(huán)境敏感開裂問題的研究大多側(cè)重于應(yīng)力腐蝕開裂，而對(duì)腐蝕疲勞行為的研究甚少。而且腐蝕疲勞方面的研究，多集中在304、316、321、347及雙相不銹鋼等牌號(hào)，其他的則是針對(duì)核電站、人體植入等領(lǐng)域。當(dāng)前在高合金不銹鋼工程應(yīng)用中，對(duì)腐蝕疲勞提出要求的情況越來(lái)越多，但國(guó)內(nèi)對(duì)模擬海洋環(huán)境中高合金不銹鋼腐蝕疲勞的研究相對(duì)較少。 重慶材料研究院的研究者們從腐蝕介質(zhì)、載荷應(yīng)力和溫度等外在因素和材料成分、顯微結(jié)構(gòu)、加工狀態(tài)等內(nèi)在因素出發(fā)，分析了不銹鋼在海水環(huán)境下出現(xiàn)腐蝕疲勞斷裂的機(jī)制。雖然影響材料腐蝕的因素多且復(fù)雜，但是依然能夠從中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律： （1）腐蝕介質(zhì)種類雖然繁多，但究其主要影響因素就是電解質(zhì)溶液以及溶液的pH值，大部分疲勞的根本原因在于溶液中的H+和Cl； （2）載荷應(yīng)力是影響疲勞腐蝕裂紋萌生和生長(zhǎng)的直接因素，尤其是載荷的周期和尖端應(yīng)力的集中，對(duì)材料的疲勞腐蝕影響巨大； （3）大多數(shù)情況下，高溫環(huán)境中的疲勞壽命較低溫環(huán)境中短，但是溫度不作為影響疲勞性能的必然因素； （4）對(duì)合金成分的控制可以影響材料的疲勞性能，合金中的Mo、N等元素都有可能增強(qiáng)其疲勞性能； （5）不同的加工方法對(duì)材料的疲勞性能也有一定的影響，因此，尋找適當(dāng)?shù)募庸し椒ㄒ矔?huì)有助于提升材料的疲勞性能。
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