趙攀1570513 PPT

1、LOOK0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼在低濃度奧氏體不銹鋼在低濃度NaCl溶液溶液中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律及機(jī)理研究中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律及機(jī)理研究趙攀趙攀, ,學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：15705131570513，材碩，材碩15131513班班Contents目錄1.前言前言2.影響影響 0Cr18Ni9 鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展主要因素鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展主要因素3.斷口及金相分析斷口及金相分析4 .0Cr18Ni9 鋼在低濃度鋼在低濃度 NaCl 溶液中腐蝕疲勞溶液中腐蝕疲勞5.結(jié)論結(jié)論P(yáng)art One前言前言0101腐蝕疲勞定義：指腐蝕性介質(zhì)和交變應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)力的協(xié)同作用所引起的金屬材料斷裂現(xiàn)象。1-1腐

2、蝕疲勞腐蝕疲勞研究意義：工程實(shí)踐中各種承受循環(huán)載荷的結(jié)構(gòu)都可能發(fā)生腐蝕疲勞破壞，往往造成重大事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大損失。研 究 對(duì) 象 ： 以0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼(以下簡(jiǎn)稱0Cr18Ni9鋼)這種石油化工設(shè)備中的典型用鋼。研究重點(diǎn)：其在不同低濃度的 Na-Cl 溶液、不同加載頻率下的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展特性及規(guī)律，進(jìn)一步分析闡述其腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的機(jī)理，為石油化工設(shè)備的壽命預(yù)測(cè)、延壽分析和失效分析提供依據(jù)。Part Two影響的主要因素影響的主要因素02022-1 影響因素影響因素影響腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的因素很多，它涉及力學(xué)、冶金學(xué)、化學(xué)、電化學(xué)及環(huán)境等諸方面。普遍因素普遍因素科學(xué)家們通過(guò)

3、大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加載頻率、應(yīng)力比、波形、試件及構(gòu)件的幾何尺寸、環(huán)境介質(zhì)的成分、濃度、電極電位以及材料的合金成分、熱處理等諸多因素都會(huì)影響到腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的速率。具體因素具體因素由于裂尖閉塞電池效應(yīng)的影響，與空氣相比NaCl溶液顯著加快了疲勞裂紋擴(kuò)展的速率，而且隨著濃度的增加裂紋擴(kuò)展速率加快。介質(zhì)濃度介質(zhì)濃度應(yīng)力比R是最小載荷與最大載荷之比。對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率影響很大。應(yīng)力比應(yīng)力比在其他條件不變的情況下，頻率在一定范圍內(nèi)會(huì)對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展影響，而隨頻率的降低，裂紋擴(kuò)展速率加快；但頻率低于一臨界值fc，頻率對(duì)裂紋擴(kuò)展幾乎沒(méi)有影響。頻率頻率任何腐蝕介質(zhì)的存在都會(huì)加速腐蝕疲勞裂紋的擴(kuò)展，這與腐

4、蝕介質(zhì)的溫度、濃度及PH值等都有關(guān)系。腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)2-2 具體因素分析具體因素分析圖1為 0Cr18Ni9 鋼分別在200ppm、1000ppm、2000ppm NaCl 中性溶液和空氣中頻率為 5Hz 的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展da/dNK關(guān)系曲線。從圖2可以看出，在腐蝕介質(zhì)中，頻率是影響腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的一個(gè)重要因素。圖1 不同環(huán)境介質(zhì)條件下 0Cr18Ni9 鋼疲勞裂紋擴(kuò)展da/dNK 試驗(yàn)結(jié)果(f=5Hz)圖2 不同加載頻率下0Cr18Ni9鋼在1000ppmNaCl溶液中疲勞裂紋擴(kuò)展da/dNK試驗(yàn)結(jié)果2-3 圖形展示圖形展示Part Three斷口及金相分析斷口及金相分析03033-1

5、斷口形貌分析斷口形貌分析0 C r 1 8 N i 9 鋼(1000ppm NaCl 溶液，f=1Hz)的疲勞斷口宏觀形貌0 C r 1 8 N i 9 鋼(1000ppm NaCl 溶液，f=10Hz)的疲勞斷口宏觀形貌圖40Cr18Ni9鋼(干燥空氣中，f=5Hz)的疲勞斷口宏觀形貌0 C r 1 8 N i 9 鋼(2000ppm NaCl 溶液，f=5Hz)的疲勞斷口宏觀形貌.圖3圖1圖2 3-2 圖注圖注圖1 0Cr18Ni9鋼(2000ppm NaCl 溶液，f=5Hz)的疲勞斷口宏觀形貌.圖2 0Cr18Ni9鋼(1000ppm NaCl 溶液，f=10Hz)的疲勞斷口宏觀形貌圖

6、3 0Cr18Ni9鋼(1000ppm NaCl 溶液，f=1Hz)的疲勞斷口宏觀形貌圖4 0Cr18Ni9鋼(干燥空氣中，f=5Hz)的疲勞斷口宏觀形貌（裂紋擴(kuò)展方向裂紋擴(kuò)展方向，125）Part Four在低濃度在低濃度 NaCl 溶液中腐蝕疲勞溶液中腐蝕疲勞0404 0Cr18Ni9鋼的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)際上是陽(yáng)極溶解、裂紋表面金屬鈍化和純機(jī)械疲勞三者聯(lián)合作用的結(jié)果。當(dāng)腐蝕性介質(zhì)中Cl-離子濃度較高時(shí)，溶液的導(dǎo)電性增強(qiáng)，Cl-向裂尖處的擴(kuò)散和遷移速度加劇，為了維持裂尖的電中性，裂尖金屬陽(yáng)極溶解加速，隨著Cl-濃度的升高，陽(yáng)極溶解對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的貢獻(xiàn)增大；而在相同的腐蝕性介質(zhì)中，載

7、荷頻率的變化將影響裂紋表面鈍化膜的形成，鈍化膜的擠入力和擠入時(shí)間隨頻率的降低而增大； 另外，裂尖金屬的活性隨頻率降低相應(yīng)減小，所以，在低頻范圍陽(yáng)極溶解對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的貢獻(xiàn)較小，而鈍化膜的楔入作用較大；當(dāng)頻率較高時(shí)，鈍化膜的影響較小，純機(jī)械疲勞對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的貢獻(xiàn)較大。機(jī)理簡(jiǎn)述機(jī)理簡(jiǎn)述4-1在低濃度在低濃度 NaCl 溶液中腐蝕疲勞溶液中腐蝕疲勞5 結(jié)論結(jié)論(5)奧氏體不銹鋼在低濃度氯化鈉溶液中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展可以不考慮氫脆的影響；(6)0Cr18Ni9鋼在低濃度NaCl溶液中的腐蝕疲勞擴(kuò)展是陽(yáng)極溶解、裂紋表面金屬鈍化和純機(jī)械疲勞三者共同作用的結(jié)果。(3)在一定范圍內(nèi)，頻率會(huì)對(duì)0Cr18Ni9鋼的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率產(chǎn)生影響，頻率越小，擴(kuò)展速率越大，并存在一個(gè)臨界頻率fc，當(dāng)頻率小于該值時(shí)，頻率幾乎對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展不產(chǎn)生影響；(4)在環(huán)境介質(zhì)中，0Cr18Ni9鋼腐蝕疲勞試樣表面是脆性破壞的宏觀形貌，其主裂紋擴(kuò)展都是穿晶形態(tài)；(1)ppm數(shù)量級(jí)NaCl腐蝕介質(zhì)的存在能明顯加速0Cr18Ni9鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率；(2)在低濃度NaCl溶液的腐蝕疲勞