力学因素对Welten60管线钢应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率实验,低频小振幅加载实验,研究了力学因素的变化对Welten 60钢在80℃的0.5mol/L Na_2CO_3和1mol/L NaHCO_3溶液介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。实验结果表明:Welten 60钢在该溶液中为沿晶型的SCC;用小锥度拉伸试样获得的应力腐蚀开裂门槛值σ_(th)与应变速率ε和加载频率f有关,σ_(th)随ε和f的减小而降低;用板状单边缺口试样测得的SCC裂纹扩展速率(平台期)da/dt约为3.5×10~(-6)mm/s,应力腐蚀开裂临界应力强度因子K_(ISCC)约为32MPam~(1/2)。     

低合金超高强度钢应力腐蚀滞后断裂性能研究

研究了高真空冶炼32Si2MnCrMoV超高强钢的应力腐蚀滞后断裂性能。随着强度的提高,其抗应力腐蚀性能下降,这是由于强度增加、裂纹前沿三轴张应力增大,该微小区域易达到应力腐蚀开裂的临界氢原子浓度而造成脆化。在该钢的回火脆性区应力腐蚀界限强度因子K_(ISCC)同样降低。真空冶炼提高了该钢的纯净度,改善韧性和提高抗应力腐蚀性能。在等强度下与电渣钢相比,K_(ISCC)值可提高26％,应力腐蚀亚临界裂纹扩展速率降低60％。     

高强钢螺桩应力腐蚀断裂研究

对超高强钢螺桩的大批量断裂事故进行了断日分析,确认是水介质或БФ—2~(**)胶中的应力腐蚀断裂。测量了几种高强钢在不同热处理条件下的K_(ISCC)和da/dt(平台值)。应用断裂力学对带裂纹螺桩断裂的可能性进行了定量分析, 测量了缺口形成应力腐蚀裂纹的临界应力场强度因子K_(ISCC)。利用不同曲率的缺口试样详细研究了缺口形成应力腐蚀裂纹的规律。由此也可估算无预裂纹的螺桩产生应力腐蚀断裂的力学条件。     

钢在腐蚀疲劳条件下裂纹扩展形态的转变

本文应用电子断口学、断裂力学的方法,通过实际断裂构件的分析和腐蚀疲劳(CF)、应力腐蚀开裂(SCC)实验,观察到钢在CF条件下裂纹扩展形态不是单一的.它与钢的临界应力强度因子K_(IC),临界SCC强度因子K_(ISCC),CF最大应力强度因子K_(Imax),应力强度因子范围△K,应力比R及频率f等有关.当dK/da>0时,基本的断裂形态有三种:(1)当K_(Imax)相似文献   

CHANGES OF CRACK GROWTH MORPHOLOGY IN STEEL UNDER CORROSION FATIGUE CONDITION

本文应用电子断口学、断裂力学的方法,通过实际断裂构件的分析和腐蚀疲劳(CF)、应力腐蚀开裂(SCC)实验,观察到钢在CF条件下裂纹扩展形态不是单一的.它与钢的临界应力强度因子K_(IC),临界SCC强度因子K_(ISCC),CF最大应力强度因子K_(Imax),应力强度因子范围△K,应力比R及频率f等有关.当dK/da>0时,基本的断裂形态有三种:(1)当K_(Imax)相似文献   

模拟海水环境中X60管线钢的应力腐蚀裂纹扩展

在模拟海水环境中对X60管线钢的应力腐蚀开裂速率进行了测试,结果表明,在31.3g/L的NaCl水溶液中X60管线钢的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC为76.470 8MPam(1/2),裂纹扩展速率da/dt为6.4×10-7 mm/s。     

钢在H_2S中的应力腐蚀机构

用抛光的 WOL 型恒位移试样跟踪观察了各种低合金钢在 H_2S 中应力腐蚀裂纹产生和扩展的规律。结果表明,当钢的强度和 K_I 均大于临界值之后,在裂纹前端将会发生滞后塑性变形,即裂纹前端塑性区的大小及其变形量将随时间延长而逐渐增加,当这种滞后塑性变形发展到临界状态时就会导致应力腐蚀裂纹的产生和扩展。对超高强钢来说,当这个滞后塑性区闭合后应力腐蚀裂纹就在其端点形核,随着滞后塑性变形的发展,这些不连续的应力腐蚀裂纹逐渐长大并互相连接。对强度较低的钢,随滞后塑性变形的发展,应力腐蚀裂纹沿着滞后塑性区边界向前扩展。已经证明这个滞后塑性变形是由氢引起的,称作氢致滞后塑性变形。利用 WO 型试样测量了在 H_2S 气体以及 H_2S 饱和水溶液中的 K_(ISCC)和 da/dt,研究了它们随强度变化的规律,以及阴极极化和阳极极化对超高强钢 K_(ISCC)和 da/dt 的影响。     

COMPARISON OF STRESS CORROSION CRACKING BETWEEN CAST AND FORGED STEELS IN WATER

用同一炉钢的铸件和锻件对比研究了在水介质中的应力腐蚀性能。结果表明:铸钢和锻钢应力腐蚀裂纹扩展的激活能相同,均为Q=5540cal/mol,且和氢渗透测出的表观扩散激活能一致。无论是阳极极化还是阴极极化,均使铸钢和锻钢的da/dt升高,但阴极极化较为明显。氢渗透测量表明:不论阳极极化或阴极极化,随着电流增大,饱和氢渗透量明显增加,极化对da/dt和氢渗透通量的影响相似。 试验温度对K_(ISCC)的影响极小,但铸钢的K_(ISCC)明显地比锻钢高。氢渗透测试结果发现锻钢的饱和氢渗透通量约比铸钢大一倍。这与断口观察一致,由此可以解释K_(ISCC)的差异。尽管断口形貌明显依赖开裂时的K_I值,但在K_(ISCC)附近锻钢全是沿品断口,而铸钢则以准解理为主。     

铸钢和锻钢在水介质中应力腐蚀性能的对比研究

用同一炉钢的铸件和锻件对比研究了在水介质中的应力腐蚀性能。结果表明:铸钢和锻钢应力腐蚀裂纹扩展的激活能相同,均为Q=5540cal/mol,且和氢渗透测出的表观扩散激活能一致。无论是阳极极化还是阴极极化,均使铸钢和锻钢的da/dt升高,但阴极极化较为明显。氢渗透测量表明:不论阳极极化或阴极极化,随着电流增大,饱和氢渗透量明显增加,极化对da/dt和氢渗透通量的影响相似。试验温度对K_(ISCC)的影响极小,但铸钢的K_(ISCC)明显地比锻钢高。氢渗透测试结果发现锻钢的饱和氢渗透通量约比铸钢大一倍。这与断口观察一致,由此可以解释K_(ISCC)的差异。尽管断口形貌明显依赖开裂时的K_I值,但在K_(ISCC)附近锻钢全是沿品断口,而铸钢则以准解理为主。     

MECHANISM OF HYDROGEN INDUCED CRACKING IN STEELS

用抛光的恒位移试样对不同强度(σ_b=900—1800MPa)的四种低合金钢在各种致氢环境(电解充氢、氢气、H_2S气体、水介质、H_2S水溶液、缓蚀剂水溶液、丙酮、酒精等有机溶液)下跟踪观察了氢致裂纹的产生和扩展过程.与此同时也测量了在这些致氢环境中的K_(ISCC)(或K_(IH))和da/dt,并研究了它们随强度变化的规律。 结果表明,当加载裂纹前端的K_I>K_(ISCC)(K_(IH))后,在上面所说的任何一种致氢环境都能产生氢致滞后塑性变形,并由此导致裂纹的产生和扩展。即随着氢的扩散进入,原裂纹前端塑性区及其变形量逐渐增大。对超高强度钢,在滞后塑性区端点形成不连续的氢致裂纹,它们随滞后塑性变形的发展逐渐长大以致互相连接。当强度降低时,氢致裂纹沿滞后塑性区边界连续地向前扩展。这就表明,在Ⅰ型裂纹条件下,氢致滞后塑性是产生氢致滞后裂纹的必要和充分条件。 在所有的致氢环境中,止裂的K_(ISCC)(K_(IH))均随钢的强度下降而升高,da/dt均随钢的强度下降而降低。强度相同时,水中加缓蚀剂和阳极极化使K_(ISCC)升高,da/dt下降,与此相反,阴极极化使K_(ISCC)下降,da/dt升高。而在饱和H_2S溶液以及加载下电解充氢时K_(ISCC)(K_(IH))最低,da/dt最高。 实验也表明,在电解充氢条件下还能以另一种机构     

钢中氢致裂纹机构研究

用抛光的恒位移试样对不同强度(σ_b=900—1800MPa)的四种低合金钢在各种致氢环境(电解充氢、氢气、H_2S气体、水介质、H_2S水溶液、缓蚀剂水溶液、丙酮、酒精等有机溶液)下跟踪观察了氢致裂纹的产生和扩展过程.与此同时也测量了在这些致氢环境中的K_(ISCC)(或K_(IH))和da/dt,并研究了它们随强度变化的规律。结果表明,当加载裂纹前端的K_I>K_(ISCC)(K_(IH))后,在上面所说的任何一种致氢环境都能产生氢致滞后塑性变形,并由此导致裂纹的产生和扩展。即随着氢的扩散进入,原裂纹前端塑性区及其变形量逐渐增大。对超高强度钢,在滞后塑性区端点形成不连续的氢致裂纹,它们随滞后塑性变形的发展逐渐长大以致互相连接。当强度降低时,氢致裂纹沿滞后塑性区边界连续地向前扩展。这就表明,在Ⅰ型裂纹条件下,氢致滞后塑性是产生氢致滞后裂纹的必要和充分条件。在所有的致氢环境中,止裂的K_(ISCC)(K_(IH))均随钢的强度下降而升高,da/dt均随钢的强度下降而降低。强度相同时,水中加缓蚀剂和阳极极化使K_(ISCC)升高,da/dt下降,与此相反,阴极极化使K_(ISCC)下降,da/dt升高。而在饱和H_2S溶液以及加载下电解充氢时K_(ISCC)(K_(IH))最低,da/dt最高。实验也表明,在电解充氢条件下还能以另一种机构形成裂纹。它们的产生和展不依赖外载荷,且不伴随有宏观塑性变形,因此,是通过氢压机构形成和扩展的。     

300M超高强度钢应力腐蚀敏感性及断口的分维特征

用WOL试样研究了300M钢在35%NaCl水溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)特性及阴极极化(偶锌)的影响,并用垂直剖面法测量了断口的分形维数。结果表明,300M钢对中性NaCl水溶液应力腐蚀敏感,阴极极化(CP)明显降低临界应力强度因子,但同时也使平台区裂纹扩展速率(da/dt)Ⅱ显著减小。在本文实验条件下;,断口表面为一近似分形结构,SCC过程是使断裂面降维的过程,在临界应力强度因子附近,自然腐蚀电位(FCP)与CP条件下的断口分维值接近,CP条件下试样中部与近表面断口分维值相近。     

0Cr13Ni4Mo及其与0Cr18Ni11Nb异种不锈钢焊接接头的K_(ISCC)、dα/dN和△K_(th)测定

本文论述了0Cr13Ni4Mo及0Cr18Ni11Nb异种不锈钢焊接接头K_(ISCC)、da/dN和△K_(th)的测定,以及反应堆工作环境条件对其应力腐蚀抗力K_(ISCC)和腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响,为工程设计提供重要的依据。     

X80管线钢焊接接头SSCC研究及数值模拟

硫化氢应力腐蚀破裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)是制约管线钢应用的主要因素.针对X80管线钢焊接接头进行恒位移硫化氢应力腐蚀试验研究,分别测得母材、焊缝和热影响区的应力强度因子门槛值KISCC和裂纹扩展速率da/dt.通过对X80管线钢焊接接头的金相显微组织、断口形貌观察以及硬度测试,分析了X80管线钢SSCC性能的影响因素.并对WOL试样进行了三维弹塑性有限元分析,得到裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征.结果表明,热影响区的KISCC最小,裂纹扩展速率最大,具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力,其应力腐蚀试验结果与有限元数值分析相互验证.     

球罐用钢16MnR的应力腐蚀开裂性能试验研究

基于液化石油气球罐的安全性,选用线弹性断裂的力学方法,以16MnR钢材球罐为对象,利用改进处理后的M-WOL预裂纹试样,置于湿硫化氢条件下做应力腐蚀开裂试验,观察不同硫化氢浓度以及不同焊接状态条件下的应力腐蚀开裂。结果表明:随着硫化氢体积分数的减少,16MnR钢材应力腐蚀裂纹扩展速率降低;在一定硫化氢浓度范围内,裂纹发生在热影响区时,M-WOL试样所呈现出的裂纹扩展速率要明显大于裂纹发生在母材的情况。16MnR钢材为原料予以热处理能够在一定程度上抑制裂纹扩展速率,16MnR钢材母材抗应力腐蚀开裂性能强于热影响区的。     

高强度钢水介质应力腐蚀研究

本文对应力腐蚀试验的WOL型恒位移试样作了评述.并用它测量了四种高强度钢在水介质中的止裂K_(Iscc)和da/dt.对其中的30CrMnSiNi_2A钢研究了强度和组织的影响.结果表明,对同一类热处理,随强度下降K_(Iscc)提高.当强度相同时,等温后回火组织的K_(Iscc)明显比马氏体组织和不回火贝氏体组织高得多.当强度σ_b≤130—140kgf/mm~2时,裂纹扩展情况发生变化,K_(Iscc)明显升高、da/dt也大幅度下降. 用不同曲率(ρ)的恒位移缺口试样测量缺口形成应力腐蚀裂纹的界限应力强度因子K_(Iscc)(ρ),结果表明: K_(Iscc)(ρ)=B ρ≤ρ_0 Aρ~(1/2) ρ>ρ_0A是材料常数.对σ_b=161 kgf/mm~2的30CrMnSiNi_2A钢,A=426kgf/mm~2. 根据实验数据,运用线弹性断裂力学对30 CrMnSiNi_2A钢高强度螺栓的应力腐蚀断裂事故进行了定量分析,给出了提高螺栓安全性的具体办法.     

STRESS CORROSION OF HIGH STRENGTH STEELS IN WATER MEDIUM

本文对应力腐蚀试验的WOL型恒位移试样作了评述.并用它测量了四种高强度钢在水介质中的止裂K_(Iscc)和da/dt.对其中的30CrMnSiNi_2A钢研究了强度和组织的影响.结果表明,对同一类热处理,随强度下降K_(Iscc)提高.当强度相同时,等温后回火组织的K_(Iscc)明显比马氏体组织和不回火贝氏体组织高得多.当强度σ_b≤130—140kgf/mm~2时,裂纹扩展情况发生变化,K_(Iscc)明显升高、da/dt也大幅度下降. 用不同曲率(ρ)的恒位移缺口试样测量缺口形成应力腐蚀裂纹的界限应力强度因子K_(Iscc)(ρ),结果表明: K_(Iscc)(ρ)=B ρ≤ρ_0 Aρ~(1/2) ρ>ρ_0A是材料常数.对σ_b=161 kgf/mm~2的30CrMnSiNi_2A钢,A=426kgf/mm~2. 根据实验数据,运用线弹性断裂力学对30 CrMnSiNi_2A钢高强度螺栓的应力腐蚀断裂事故进行了定量分析,给出了提高螺栓安全性的具体办法.     

STRESS CORROSION AND HYDROGEN INDUCED CRACKING BEHAVIOUR IN AN Al ALLOY

用恒位移试样跟踪观察了铝合金在电化学充氢和应力腐蚀条件下氢致裂纹的产生和扩展过程。结果表明,裂纹前端的塑性区及其变形量随时间延长而逐渐增大,当它发展到临界条件时就导致氢致滞后裂纹和应力腐蚀裂纹的产生和扩展。 试验温度、外加极化电压以及氯离子对K_(ISCC)以及da/dt的影响和它们对浸泡充氢后的放氢总量的影响相一致。     

316L奥氏体不锈钢在高温水中的应力腐蚀

为了得到裂纹尖端应力强度因子(K)、塑性变形量及水化学对316L奥氏体不锈钢在核电厂高温高压水中应力腐蚀开裂(SCC)的影响规律,采用dK/dt和dK/da两种不同的降K方式,在含氧与含氢高温水中,研究了冷变形316L不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率(CGR)与K值的关系。结果表明:在高变形量和苛刻的腐蚀环境条件下,316L不锈钢的应力腐蚀CGR对K值的依赖性降低;同时,降K加载过程得到的CGR比恒K加载时的低。     

铝合金的应力腐蚀和氢致裂纹研究

用恒位移试样跟踪观察了铝合金在电化学充氢和应力腐蚀条件下氢致裂纹的产生和扩展过程。结果表明,裂纹前端的塑性区及其变形量随时间延长而逐渐增大,当它发展到临界条件时就导致氢致滞后裂纹和应力腐蚀裂纹的产生和扩展。试验温度、外加极化电压以及氯离子对K_(ISCC)以及da/dt的影响和它们对浸泡充氢后的放氢总量的影响相一致。