EH36钢焊接接头海水腐蚀疲劳性能及断裂机制

以EH36钢焊接接头为研究对象,研究了其在南海实际海水环境下不同应力范围的腐蚀疲劳寿命及腐蚀疲劳断裂机制。根据DNV-RP-C203标准中规定修正实际海水环境腐蚀疲劳试验结果,修正后的S-N曲线方程为lg N=15.414-4.005lg Δσ。从S-N曲线上可看出,EH36钢焊接接头在实际海水中寿命随着疲劳应力范围的增大而显著降低,其腐蚀疲劳性能优于DNV-RP-C203标准模拟海水环境下的焊接接头的腐蚀疲劳性能。采用扫描电镜观察焊接接头腐蚀疲劳断裂面发现,腐蚀疲劳裂纹源区主要发生在焊接接头表面,分析原因为焊接接头表面产生的腐蚀坑周围具有显著的应力集中,导致裂纹萌生。腐蚀疲劳裂纹扩展区宏观上较为平坦,焊接接头表面多处裂纹源区产生的撕裂棱在此区域汇合成一条撕裂棱;微观上裂纹扩展区出现了明显的疲劳台阶和二次裂纹,裂纹扩展方式主要为穿晶;腐蚀疲劳瞬间断裂区主要形貌为韧窝,断裂形式主要为塑性断裂。 创新点： 基于成组法疲劳寿命预测理论,得出EH36钢在南海海水环境下的焊接接头的S-N曲线。同时结合微观分析方法研究焊接接头腐蚀疲劳断裂面微观特征,揭示实际海水自由腐蚀环境下EH36钢焊接接头腐蚀疲劳机制。     

异种金属焊接构件腐蚀疲劳性能研究

选用SUS304不锈钢材料,采用MAG(135)焊接方法将其与低合金钢Q345B进行焊接,结合腐蚀疲劳环境加载装置研究了焊接件的腐蚀疲劳性能,并对断口进行电镜观察。研究发现腐蚀疲劳裂纹扩展源于表面腐蚀缺陷,且断口的腐蚀疲劳裂纹扩展区域、条带特征明显,为典型的腐蚀疲劳断裂。     

超声波复测内壁裂纹

裂纹是锅炉压力容器设备中最危险的缺陷，也是锅炉压力容器检验工作的重点和难点。据统计资料显示，锅炉压力容器的裂纹大多是表面裂纹，占到90％左右。而表面裂纹中，又以内表面裂纹居多。这是由于内表面工作环境存在着高应力、高温度、腐蚀性介质的特点。内壁裂纹中。以疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹较为多见。疲劳裂纹又分为热疲劳裂纹、腐蚀疲劳裂纹和蠕变疲劳裂纹等。应力腐蚀裂纹有穿晶和沿晶裂纹两种形式。     

2A12铝合金动态腐蚀-疲劳耦合失效机理研究

目的 针对某飞机吊挂结构用2A12铝合金开展预腐蚀后的动态腐蚀-疲劳耦合试验,很快发生断裂行为,寻找失效原因并提出解决措施.方法 利用自制的卧式动态腐蚀-疲劳试验装置,开展2A12铝合金预腐蚀后的腐蚀-疲劳协同试验直至样品断裂.同时,对比开展2A12铝合金腐蚀与疲劳交替试验,分析断口腐蚀形貌、元素含量、价态变化,获得2A12铝合金在两种试验方法下的腐蚀疲劳机理.结果 2A12铝合金主要由铝基体以及弥散分布其中的多种合金强化相组成.当有预裂纹时,2A12铝合金在腐蚀与疲劳交替作用下,很快发生疲劳断裂,且裂纹几乎贯穿整个断面,在整个裂纹附近存在较多的腐蚀产物Al2O3.2A12铝合金在预腐蚀后,基体与其表面的氧化膜之间形成腐蚀电池,初期的点蚀孔快速发展成明显腐蚀坑并产生大量腐蚀产物Al2O3,腐蚀坑底部由于应力集中现象而成为裂纹源,在动态腐蚀-疲劳耦合作用下快速萌生裂纹并呈放射状扩展,很快发生疲劳断裂行为,同时裂纹扩展区无腐蚀产物.结论 2A12铝合金用作飞机吊挂结构件时,必须进行表面防腐处理,避免形成腐蚀坑,减缓吊挂结构发生腐蚀-疲劳断裂进程.     

35CrMoA抽油杆失效原因分析

通过宏观和微观观察、化学成分和力学性能检测、显微组织和断口形貌分析,对35CrMoA抽油杆失效原因进行分析。结果表明:35CrMoA抽油杆的失效模式为典型的疲劳断裂,断裂源位于抽油杆表面腐蚀坑处,断裂的主要原因是多种腐蚀形式综合作用。断口裂纹源处有环状氧化物类和少量硫化物类夹杂物;显微组织主要为回火索氏体+铁素体,还有少量的魏氏组织;腐蚀坑和疏松缺陷易于产生疲劳裂纹,裂纹沿硫化物及带状组织扩展,最终导致疲劳失效。     

船用柴油机排气阀的断裂失效分析

对船用4Cr9Si2钢断裂柴油机排气阀进行了金相组织、扫描电镜、金属流线及断口分析和硬度检测.结果表明,阀体材料的化学成分、断裂阀杆表面硬度符合产品的技术要求.断裂过程的形成是由中阀杆圆柱表面上的氧化皮向基体扩展作用不均匀,首先在阀杆表面形成浅沟形开裂,逐渐发展成较深的裂纹,最终导致阀杆的疲劳断裂.材料的断裂方式为高温腐蚀疲劳,断裂原因为材料的高温腐蚀疲劳性能不能满足排气阀高温腐蚀运行工况的要求.     

35CrMoA抽油杆扳手方失效研究

通过宏观观察、理化性能检测、显微组织和断口形貌分析,对35CrMoA抽油杆扳手方失效原因进行了分析。结果表明:抽油杆扳手方的失效形式为典型的腐蚀疲劳断裂,疲劳源位于抽油杆表面腐蚀坑处。腐蚀产物中除含有大量Fe的氧化物外,还有较多的硫化物和各种盐类物质;抽油杆扳手方的显微组织主要为回火索氏体+铁素体。腐蚀坑易于产生疲劳裂纹,裂纹沿硫化物及带状组织扩展,最终导致腐蚀疲劳失效。最后,提出了减少同类抽油杆断裂失效发生的措施。     

电连接器4J29合金接触体断裂分析

采用体视显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、光学显微镜,对断裂的电连接器接触体进行表面和断口的宏微观形貌观察,断口表面化学成分及显微组织分析。结果表明:电连接器接触体在含Cl~-介质中发生应力腐蚀开裂,最终在工作振动应力作用下发生疲劳断裂;裂纹萌生阶段主要特征为腐蚀坑和沿晶,扩展阶段的主要特征为裂纹穿晶、分叉和疲劳条带。酸洗后腐蚀性Cl~-的残留与接触体表面镀层开裂导致接触体断裂。     

30CrNi2MoV钢的腐蚀疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

通过不同循环应力和不同浓度的盐酸腐蚀液的疲劳腐蚀实验,对30CrNi2MoV钢腐蚀疲劳裂纹萌生与扩展行为进行研究。结果表明:30CrNi2MoV钢试样腐蚀疲劳裂纹起源于试样表面的点蚀坑。在循环应力作用下,点蚀坑由于应力集中,萌生裂纹,在应力和盐酸的共同作用下,裂纹不断加深、增多,直至发生断裂。随着循环应力的增大,30CrNi2MoV钢的疲劳寿命明显下降。随着盐酸浓度的增加,试样的疲劳寿命有小幅下降。循环应力对30CrNi2MoV钢腐蚀疲劳裂纹的产生起主要作用,盐酸腐蚀液起辅助作用。     

52CrMnBA钢板弹簧断裂失效分析

渣土车的钢板弹簧(52CrMnBA)在工作过程中发生多片板簧片断裂或开裂失效。采用宏观裂纹分析、金相分析、扫描电镜分析及能谱分析、硬度检测、化学成分检测等手段对失效板簧进行了分析。结果表明:板簧失效模式为起源于表层腐蚀坑处的疲劳断裂。板簧在使用过程中表面防护层脱落,基体裸露在大气环境下,表层产生许多腐蚀坑,导致应力集中,裂纹从腐蚀坑底部萌生,裂纹萌生后,板簧在大应力作用下发生了疲劳断裂。板簧的硬度偏低也导致了板簧的疲劳寿命降低。板簧表面腐蚀坑内的腐蚀产物主要为铁的氧化物,在腐蚀坑与基体交界处发生了Cr元素的富集。     

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。     

S135钻杆钢预腐蚀后的弯曲疲劳性能

目的：考察有机盐钻井液对S135钻杆材料腐蚀及疲劳性能的影响。方法首先利用高温高压釜模拟有机盐钻井液井筒的工况环境,对疲劳试样进行预腐蚀,通过点蚀仪测定试样表面的腐蚀状况;然后利用旋转弯曲疲劳试验机在不同弯曲应力条件下对预腐蚀试样和未腐蚀试样的疲劳性能进行测试,算得不同存活率下的疲劳强度,并绘制不同存活率下的S-N曲线。用体视显微镜和扫描电镜观察预腐蚀试样和未腐蚀试样的疲劳断口形貌,进而得出S135钻杆材料表面腐蚀对其疲劳寿命的影响程度和影响机制。结果经过腐蚀的试样表面有较多腐蚀坑,腐蚀坑深度在0.4~0.7 mm之间。未腐蚀试样的疲劳强度为553 MPa,其疲劳断口只观察到单个疲劳裂纹源;腐蚀试样的疲劳强度为409 MPa,其疲劳断口观察到多个疲劳裂纹源。 S135钻杆材料腐蚀疲劳开裂敏感性指数为26%。结论经过高温高压有机盐钻井液环境腐蚀后,试样表面点蚀严重,腐蚀坑底部存在应力集中并导致裂纹源的形成,多个裂纹源的同时生长加快了裂纹的扩展,最终降低S135钻杆钢的疲劳强度。     

3Cr13不锈钢弹片断裂分析

3Cr13马氏体不锈钢所制弹片在工作306 min后返厂复试,复试试验中发生断裂.利用微距照相机和扫描电镜对失效弹片断口和侧面、失效弹片人工断口、未失效弹片的人工断口进行宏观和微观观察,并用能谱仪对个别区域进行成分分析,利用显微硬度计对两种弹片进行了硬度检测.结果表明:弹片受到应力腐蚀作用,萌生沿晶裂纹,之后发生疲劳扩...     

Analyses of fractured implant fixture after prolonged implantation

Although fortunately rare, fracture of implants causes significant problems for both clinicians and patients. The major cause of a fractured implant may be corrosion fatigue fracture. To investigate how to increase the fatigue life and corrosion resistance of dental implants, the surface morphology of six Steri-Oss fractured implants was analyzed. The period of implantation after loading in patient jaws varied between 23 months and 37 months. The topography and surface chemical composition were studied with electron probe micro-analysis (point mapping, energy dispersive x-ray spectroscopy) and field emission scanning electron microscopy. All samples were fractured at the screw root and the crest formed a keen-edged shape. The five samples were fractured at the first thread of the fixture and one sample at the third thread of fixture. The fatigue cracks were mainly nucleated and grown at scratches occurring for the screw root and crest formation and the cervix portion of the implant having a small curvature. The pits were nucleated in the vicinity of inclusions such as SiO₂ and corrosion fatigue cracking was predominantly propagated. Corrosion products were found on the opposite side of the starting point of corrosion fatigue crack. From observations of fatigue striations, it is possible to predict the life time of fractured implants and estimate the cleavage fracture and dimple fracture of implants. In this study, analysis of fractured surfaces revealed the characteristics of the implant materials, problems of design, fatigue life, and manufacturing process. In order to protect against corrosion fatigue fractures and prolong the fatigue life of dental implants, we must consider the implant design, implant manufacturing, and surface treatment of the implant materials.     

起落架缓冲器上支臂支座断裂分析

主起落缓冲器疲劳试验中，缓冲器上支臂支座断裂。通过对支座材料成分、硬度和金相组织检测分析，以及断口宏微观形貌观察、断口能谱分析等，研究断口的断裂特征和裂纹源产生、扩展、断裂过程。结果表明，该支座在摩擦产生的高温条件下，Cd2+渗入基体形成共晶体，从而产生疲劳源；在交变应力的作用下，疲劳源发生隔脆，形成裂纹源，裂纹扩展导致断裂。根据支座断裂原因及使用环境，建议调整该支臂的表面处理工艺，配合面可采用镀锌等工艺，或采用其他防腐蚀能力较强的超高强度钢。     

单晶高温合金损伤与断裂特征研究

研究了单晶高温合金在持久、拉伸和低周疲劳条件下的损伤与断裂特征。结果表明:单晶合金高温持久微观断裂方式为沿原始微孔洞扩展的微孔聚集型断裂,中温持久微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂;高温拉伸首先在内部以微孔聚集型模式开裂,最后阶段以滑移剪切的方式发生断裂,微孔聚集型断裂过程占主要地位,中温拉伸以纯滑移剪切的方式发生断裂,断口由一个平面组成;低周疲劳断裂由裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展3个阶段组成。断口呈现多源开裂特征,疲劳裂纹一般萌生于表面。疲劳裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹扩展,断口表现为与主应力约成45°的平面特征。     

B101连续油管应力腐蚀开裂行为分析

研究了连续油管的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为.利用扫描电镜(SEM)观察了断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了断口元素组成,从环境因素、材料组织、化学成分等方面分析了断裂机理.结果表明,母材对应力腐蚀不敏感,焊缝是应力腐蚀的薄弱区域.焊缝断裂可分为裂纹孕育期、裂纹发展期、裂纹快速增长期、完全破坏期.应力在72...     

某烟气轮机动叶片榫齿断裂原因分析

对某烟气轮机的动叶片榫齿接触痕迹特征、组织和受力进行综合分析.结果表明,榫齿裂纹为起始应力较大的疲劳裂纹,受力最大的第三榫齿和榫槽接触不均匀,局部磨损严重导致发生磨蚀萌生裂纹.榫齿各部位的混晶以及晶界连续粗大碳化物膜加速了裂纹的萌生与扩展.另外,材料在高温燃气环境下易发生腐蚀,也是导致榫齿失效的诱发因素.     

涡轮机叶片早期断裂原因分析

采用金相、扫描电镜等手段分析了某企业 1Cr13钢涡轮机叶片过早断裂原因。结果表明,在裂纹起始部位,断口以沿晶断裂为主,间或少量穿晶解理或准解理。综合考虑送检叶片的介质条件和应力条件,认为其过早断裂系应力腐蚀所致。应力腐蚀裂纹形成后,除裂纹继续以应力腐蚀方式扩展外,还将叠加有疲劳扩展的成分。晶粒粗大提高了 1Cr13钢对应力腐蚀的敏感性,同时降低了材料的疲劳性能。     

316L不锈钢在模拟人体液内腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展过程中应力的作用

探讨应力在316L不锈钢腐蚀疲劳过程中的作用。应力降低了不锈钢的点蚀电位,促进了腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展。初始疲劳裂纹在点蚀孔中的晶界上萌生,在应力的作用下,裂纹由沿晶变为穿晶扩展,并在断口上产生二次裂纹和疲劳辉纹。