碳化塔阴极保护中氢脆问题的研究

采用阴极充氢恒应力拉伸试验、恒应变三点弯曲试验、吸氢量分析和氢脆系数法研究了低碳钢在磁化氨水介质中的氢脆行为,发现低碳钢在上述介质中的氢脆敏感性很小.当碳化塔在正常负荷下,阴极保护电位不超过-1600mv时,不会发生氢脆破坏.     

α′马氏体对304不锈钢氢脆行为的影响

304奥氏体不锈钢在预应变强化以及长期服役过程中容易发生应变诱导α′马氏体相变,而α′马氏体对304材料的氢脆敏感性影响较大,因此系统地研究α′马氏体体积分数与304不锈钢氢脆间的关系尤为重要。首先通过预变形(0%,10%,20%,30%)在304不锈钢中产生预先存在的α′马氏体,然后进行电化学充氢,最后进行慢应变速率拉伸实验将试样拉断。研究了预先存在的α′马氏体体积分数对充氢304不锈钢力学性能及氢扩散系数的影响,结果表明:304不锈钢的氢脆敏感性和氢扩散系数随着预先存在的α′马氏体体积分数的增加而增加,当预先存在的α′马氏体体积分数超过20%时,氢扩散系数提高了8倍。     

GH690合金的氢致脆性行为研究

采用高温高压气相热充氢方法,将氢导入GH690镍基高温合金,其浓度达38.1 mg/kg.对未充氢和充氢试样以相同的应变速率进行室温拉伸试验,通过比较两种条件下GH690合金的拉伸变形行为,考察氢对GH690合金脆化行为的影响.结果表明,氢对GH690合金的屈服强度没有明显的影响,但充氢试样的屈服台阶消失,而且合金的抗拉强度和断裂延伸率明显降低.断口分析发现未充氢试样以延性韧窝断裂为主要特征,而充氢试样则表现出脆性沿晶断裂.GH690合金在拉伸变形时,氢易以Cottrell气团的形式跟随可动位错迁移至晶界,随着塑性变形的进行,位错在晶界处积聚,导致氢富集于晶界.晶界处氢的富集降低了合金的晶界结合强度,使得微裂纹易在晶界处萌生,导致沿晶断裂的发生.     

陷阱对电化学氢渗透的影响

分析了陷阱对电化学氢渗透的影响，提出了一个修正的电化学氢渗透方程，讨论了修正方程中各特征参数与氢陷阱之间的关系．实验表明，修正的电化学氢渗透方程可以解释各种氢渗曲线；对实验曲线进行计算机拟合可以计算陷阱中的临界氢浓度．     

ＣＯ２ 环境对Ｘ８０管线钢氢渗透行为的影响

由于以往的研究忽视了ＣＯ２ 对氢渗透的促进作用,所以利用高压反应釜氢渗透测量系统研究 了中性和酸性环境中ＣＯ２ 对Ｘ８０管线钢氢渗透行为影响．研究发现ＣＯ２ 对氢渗透具有促进作用,在 中性环境中ＣＯ２ 的氢促进作用为Ｈ２Ｓ的１／２０,腐蚀速率比较低,ＦｅＣＯ３ 腐蚀产物呈颗粒状,对氢渗透 电流无明显影响．酸性环境中ＣＯ２ 氢促进作用增大为Ｈ２Ｓ的１／１０,腐蚀速率较中性ＣＯ２ 条件下提高 了３倍,ＦｅＣＯ３ 腐蚀产物膜将基体表面完全覆盖．反应初期颗粒状ＦｅＣＯ３ 腐蚀产物增大了ＣＯ２ 的附 着面积而促进氢渗透,随着腐蚀产物膜加厚,对氢渗透具有抑制作用,造成氢渗透曲线值的降低．     

石墨/基体界面处的氢与中硅耐热球铁脆性

对铸态及电解充氢试样做对比试验后证实,中硅耐热球铁在铸造状态下能固溶一定数量的氢． 氢在石墨／基体界面处明显聚集,降低界面结合能,引发脆性裂纹．拉伸断口亦有明显的氢脆特征．以 上表明,使中硅耐热球铁致脆的裂纹源即石墨／基体界面     

外加阴极电位对X100管线钢近中性pH值应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸实验研究了X100管线钢在NS4溶液中,在外加阴极电位下的应力腐蚀开裂行为.结果表明,与在自腐蚀电位下相比,-900 mV SCE外加阴极电位没有明显增强其近中性pH应力腐蚀开裂(NNpH-SCC)敏感性;但是,当外加阴极电位为-1500 mV SCE时,其NNpH-SCC敏感性显著增强.与X80管线钢在外加阴极电位下的NNpH-SCC敏感性相比较后表明,外加阴极电位对X80管线钢的NNpH-SCC敏感性影响更加强烈.     

CO2增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

在CO₂增采（CCS?EOR）环境下,研究了X70管线钢在不同CO₂压力下的腐蚀开裂行为及其机理。 使用高压反应釜及模拟采出水溶液,对现场环境进行了模拟;通过电化学实验,研究了X70管线钢在CCS?EOR环境下的腐蚀速率与腐蚀机理;通过慢应变速率拉伸实验,研究了模拟环境下X70管线钢的腐蚀开裂行为;通过扫描电镜,分析了不同CO₂压力下X70管线钢的腐蚀开裂机理。 结果表明,X70管线钢的腐蚀速率随着CO₂压力的增加而增加;X70管线钢表面产生的腐蚀产物膜不能保护金属基体,而且加剧局部腐蚀;在腐蚀产物膜的影响下,CO₂压力的增高使X70管线钢应力腐蚀敏感性增加,X70管线钢腐蚀开裂同时受金属表面裂纹的影响。     

热挤压AZ81镁合金的拉伸变形行为

为了确定试验温度和应变速率对热挤压AZ81镁合金拉伸变形行为的影响规律,在不同温度和应变速率下对其进行了拉伸试验,结合透射电镜分析了热 挤压AZ81镁合金的微观组织结构与其拉伸变形行为间的关系.结果表明：在一定的应变速率 和试验温度范围进行拉伸变形时,热挤压AZ81镁合金可发生动态应变时效,其中当应变速率 在5×10^-5～1×10^-4范围时,动态应变时效发生的温度范围为125 ～200℃,而当应变速率为5×10^-4时,动态应变时效发生的温度范围 为150～200℃.在相同应变速率下,随着试验温度的升高,合金中的位错密度增大,位错与溶质原子的交互作用增强.     

双相钢DP780在循环加载-卸载过程中的非弹性回复行为及其微观机理

采用连续循环加载-卸载拉伸试验法研究了DP780的非弹性回复行为,确定了DP780在循环加载-卸载中应变回复的组成和比例。建立了卸载模量与塑性应变的数学模型。结合数值模拟和试验进行了模型验证。结果表明:DP780钢的平面各向异性不明显;由于卸载和重新加载循环非线性,卸载和重新加载轨迹构成了封闭环;卸载模量随着预应变的增大先快速下降,随后缓慢下降,在预应变达到6%后逐渐趋于稳定,卸载弹性模量降低17%;卸载总应变回复包括弹性部分和非弹性部分,并且后者所占比例高达11%。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)揭示了DP780非弹性回复的微观机理:塑性变形和奥氏体相变导致的位错密度增加,马氏体阻碍位错移动,造成大量的位错塞积,使可动位错发生弯曲,位错线长度增加,附加了弹性变形,导致了显著的非弹性回复行为。将得到的模型代入有限元模拟中,提高了模拟回弹的精度,使模具的回弹补偿更准确。     

氢对X80钢在土壤模拟溶液中电化学行为的影响

在不同的充氢电流密度和充氢时间下对X80钢进行电化学充氢。测量了不同充氢条件下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的极化电阻和腐蚀速率。结果表明,随着充氢电流密度由1 mA/cm2增加至20 mA/cm2,X80钢的自腐蚀电位负移,电荷转移电阻Rt由1 176 Ω·cm2降至909 Ω·cm2,双电层电容由0.000 16 μF/cm2增加至0.001 7 μF/cm2,腐蚀电流密度从3.322 mA/cm2 增加至 6.880 mA/cm2。当充氢时间由1 h增加至5 h,电荷转移电阻Rt由1 522 Ω·cm2降至749 Ω·cm2,双电层电容由0.000 14 μF/cm2增加至0.00 75 μF/cm2,腐蚀电流密度从2.91 mA/cm2 增加至5.01 mA/cm2。以上表明,电化学充氢使X80钢表面的薄弱点的阳极溶解率和金属离子的浓度高增加。氢加速阳极溶解,最终的结果是发生较高的腐蚀敏感性。     

5083铝合金在3．5％NaCl溶液中的应力腐蚀行为

通过慢应变速率拉伸(SSRT)测试、扫描电镜分析等研究了5083铝合金在空气和质量分数为3.5%的NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为.研究了预变形量、应变速率对5083铝合金SCC行为的影响.结果表明:5083铝合金具有SCC敏感性,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中发生SCC,而在空气中不发生SCC;在应变速率为1.0×10-6s-1时,其SCC敏感性比应变速率为0.33×10-5s-1时的敏感性大;同一应变速率下,预变形15%的5083铝合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的SCC敏感性比预变形10%时的大.     

形变化学热处理及其工业应用

本文探讨了室温予变形对氰化过程的影响。研究发现,冷变形显著提高表面碳氮浓度并使奥氏体晶粒和碳氮化合物细化;但是予先冷变形对氰化层深度的影响较为复杂,这可能与变形方式以及冷变形产生的在不同方向的不同位错组态有关。用正电子湮灭谱仪测定了氰化过程中冷变形引起的晶体缺陷的变化。实验表明虽然高温下再结晶进展十分迅速,但由于碳氮原子的渗入和扩散可将位错固定并引起位错的增殖。在自行车另件生产上的实际应用表明,予先冷变形可使氰化另件的接触疲劳寿命提高50%到一倍。     

微合金元素Nb、V对热成形钢组织及氢脆敏感性影响

通过光学显微镜(OM)、电子背散射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、3D原子探针等检测手段和持续弯曲+0.1 mol/L HCl溶液浸泡的实验方法,对Nb、V微合金化的热成形钢22MnB5NbV和传统未微合金化的热成形钢22MnB5的组织及氢脆敏感性能进行分析与研究。结果表明:相比较22MnB5,22MnB5NbV淬火后组织更细小,均匀性更好;相同应力水平、氢环境溶液条件下,22MnB5NbV板发生延迟断裂对应的时间长于22MnB5,其发生延迟断裂对应的临界应力水平高于22MnB5;22MnB5NbV钢基体小角度晶界数量多于22MnB5,且Nb、V通过与C结合形成的第二相粒子区域可有效捕获H元素,抑制氢扩散,起到降低材料氢脆敏感性的作用。     

22MnB5NbV热成形钢氢损伤与氢聚集的可视化研究

通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射技术(EBSD)等手段及电化学充氢与氢微印等实验,表征分析22MnB5NbV热成形钢的组织结构、氢损伤形核临界条件、氢损伤与氢聚集可视化;建立氢损伤演变模型预测氢致裂纹演变方式,并通过充氢实验进一步观察氢致裂纹的形核与扩展,验证模型预测结果。结果表明：22MnB5NbV钢组织基本由马氏体组成,组织较细小,平均晶粒尺寸约7.81μm,小角度晶界占比高达35.34%;充氢4 h时,22MnB5NbV钢诱发氢鼓泡形核的临界电流密度为30 mA/cm2;氢原子首先在氢鼓泡内部大量聚集,随充氢时间的增加,氢原子复合为氢分子后在氢压的驱动下逐渐向外部扩散,充氢10 h后,氢原子聚集趋势消失,呈弥散状分布在氢鼓泡四周。长时间电化学充氢会使氢鼓泡的聚集状态呈方向性,在材料内部形成多个线性排列的氢鼓泡,最终连接为不连续氢致裂纹;高浓度氢原子在氢鼓泡内壁偏聚后使其周围基体发生局部软化,在氢压的作用下氢鼓泡易向一端或两端扩展,形成氢致裂纹。     

湿H_2S环境下16MnR钢氢鼓泡的有限元模拟

针对16MnR钢中MnS夹杂在湿硫化氢环境下引起环境开裂事故的无法预测性问题,采用有限元软件ABAQUS对氢向MnS夹杂扩散聚集引起氢鼓泡的行为进行有限元模拟,得到了氢质量摩尔浓度随时间的分布以及氢鼓泡形貌。预测了产生鼓泡的临界质量摩尔浓度、压力以及产生断裂失效的时间。结果表面,在湿硫化氢环境中,氢向MnS/基体界面处扩散聚集,产生巨大氢压,使材料发生塑性变形,产生氢鼓泡。带状MnS夹杂物的数量越多、夹杂物越长、氢质量摩尔浓度越高,材料产生氢鼓泡的敏感性就越大。研究结果可为服役在氢环境中的装置预测性维修提供参考。     

304L不锈钢在氯离子溶液中的应力腐蚀特性研究

通过慢应变速率拉伸实验研究了304L奥氏体不锈钢分别在常温、120℃、180℃、260℃和常压、6.4 MPa、10 MPa的交互作用下的酸性氯离子溶液中的抗应力腐蚀性能。实验结果表明,304L奥氏体不锈钢在氯离子环境下易发生应力腐蚀开裂,随着温度升高,力学性能下降,应力腐蚀敏感性增大,脆性断裂特征逐渐显现,腐蚀作用逐渐占据导致试样断裂的主导地位。但压力的变化对304L奥氏体不锈钢的应力腐蚀敏感性的影响不明显。     

氮对新型无镍高氮奥氏体不锈钢塑性流变行为的影响

利用Ludw igson模型研究了两种氮含量不同的无镍奥氏体不锈钢18Cr-12Mn-0.55N（质量分数/%）和18Cr-18Mn-0.63N在室温快速拉伸时的塑性流变行为.结果表明,由于N含量的增大,实验钢18Cr-18Mn-0.63N的加工硬化能力明显强于实验钢18Cr-12Mn-0.55N.N促进CrMnN奥氏体不锈钢中的短程有序,使位错在更高的应变水平进行单系滑移和平面滑移,推迟位错的多系滑移和交滑移,因而提高CrMnN奥氏体不锈钢的加工硬化能力.     

PdCl2在不同浓度LiCl溶液中的电化学行为研究

在水溶液中加入LiCl可以有效避免钯电沉积过程中的氢脆裂现象.本文以PdCl2为原料,采用循环伏安法研究PdCl2在不同浓度LiCl溶液中的电化学行为.实验结果表明:当LiCl溶液浓度低于8 mol/L时,循环伏安曲线有两个阴极峰,分别对应PdCl3-和PdCl2-4的还原过程,在浓度为8mol/L的LiCl溶液中,钯...     

预热处理对高相对分子质量聚乙烯增塑熔纺纤维拉伸性能的影响

高相对分子质量聚乙烯的增塑熔纺,由于聚合物浓度较高,大分子缠结多,纤维超拉伸比较困难,难以达到高强度。采用预热处理的方法,改善了纤维的拉伸行为和力学性能。经ＷＡＸＤ、ＳＥＭ分析发现,预热处理后大分子网络相互靠近,使片晶厚化,晶粒尺寸变大,而纤维结晶度有所减小,有利于超倍拉伸的进行。这里最佳热处理温度为１１５￣１３０℃,最佳热处理时间为３￣１０ｍｉｎ。