發(fā)布時間：2020-05-31 11:55

【摘要】：課題來源于十三五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《超期服役承壓設(shè)備壽命預(yù)測及延壽關(guān)鍵技術(shù)》的子項(xiàng)目(2016YFC0801905),重點(diǎn)針對典型的承壓設(shè)備材料,進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)工況下超期服役設(shè)備的壽命預(yù)測方法研究及安全評定。本文圍繞著探究材料應(yīng)力腐蝕門檻值K_(ISCC)的影響因素、建立K_(ISCC)與硫化氫濃度之間數(shù)學(xué)模型的核心問題進(jìn)行了系列研究。以斷裂力學(xué)為理論基礎(chǔ),以4130X氣瓶用鋼為研究對象,從硫化氫單純腐蝕影響材料斷裂韌性及應(yīng)力腐蝕門檻值的兩個視角出發(fā)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,重點(diǎn)研究在非單一工況(不同的腐蝕環(huán)境、不同的外加應(yīng)力共同作用)下,材料的應(yīng)力腐蝕門檻值的變化情況。在此基礎(chǔ)上,對裂紋尖端的應(yīng)力場進(jìn)行理論分析,研究應(yīng)力與腐蝕共同作用下,腐蝕前后裂紋尖端應(yīng)力場及塑性區(qū)尺寸的變化。為后續(xù)研究其長期服役下的壽命預(yù)測提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本文首先研究了單純腐蝕因素對材料斷裂韌性的影響。應(yīng)用三點(diǎn)彎曲試樣,以COD實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),測定了4130X材料兩種狀態(tài)下腐蝕前后的斷裂韌性,分別得到空氣中與1600ppm濃度硫化氫腐蝕后的P-V曲線21組(空氣中:原材料6組、熱處理材料6組;腐蝕后:原材料3組、熱處理材料6組。),得到了對應(yīng)的d_R-△a關(guān)系。針對熱處理材料,利用d_R-△a關(guān)系做出阻力曲線,并換算出K_I值。對于原材料,由于其沒有裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段,求出其K_I的上限值。其次,本文應(yīng)用改進(jìn)型WOL試樣進(jìn)行恒位移實(shí)驗(yàn),研究了腐蝕因素及外力因素對應(yīng)力腐蝕門檻值變化規(guī)律的影響。分別考慮3個梯度不同硫化氫濃度(200ppm、800ppm、1600ppm)、3個梯度不同初始載荷共同作用,進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn),得到18個應(yīng)力腐蝕門檻值(原材料:9個、熱處理材料:9個)。由于原材料試樣屈服強(qiáng)度較低,所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果不滿足平面應(yīng)變要求,為材料應(yīng)力腐蝕門檻的上限值。主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)通過實(shí)驗(yàn)建立了應(yīng)力腐蝕環(huán)境下4130X材料K_(ISCC)(K_e)與硫化氫濃度C_(H2S)之間的數(shù)學(xué)模型,在工程應(yīng)用中,當(dāng)已知硫化氫濃度時,可根據(jù)該模型推算材料的應(yīng)力腐蝕門檻值。(2)實(shí)驗(yàn)中考慮了硫化氫濃度與初始載荷的兩種因素影響,結(jié)果表明硫化氫濃度為主要影響因素,應(yīng)力腐蝕門檻值隨著硫化氫濃度增加呈指數(shù)遞減關(guān)系;初始載荷為次要影響因素,其主要影響低濃度下的應(yīng)力腐蝕門檻值,隨著硫化氫濃度的增加,該影響逐漸減弱。(3)對特種設(shè)備常用的4130X高壓氣瓶用鋼,針對其原材料與熱處理后的材料,從力學(xué)性能、斷裂性能、腐蝕性能、應(yīng)力腐蝕性能方面,進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究,給出了適合工程應(yīng)用的定量評價(jià)結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1;TE97;O346.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 雷明華;;金屬材料應(yīng)力腐蝕分析[J];合成材料老化與應(yīng)用;2019年01期

2 聞立昌;;國際著名應(yīng)力腐蝕科學(xué)家 英國巴金斯教授來滬講學(xué)[J];腐蝕與防護(hù);1982年01期

3 潘輝英;吳滌凡;;阿·恩·巴金斯學(xué)術(shù)報(bào)告[J];腐蝕與防護(hù);1983年03期

4 潘輝英;吳滌凡;;阿·恩·巴金斯學(xué)術(shù)報(bào)告[J];腐蝕與防護(hù);1983年04期

5 丁毅;;表面預(yù)應(yīng)力可提高鋼的耐應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞性能[J];腐蝕與防護(hù);1987年05期

6 趙步青;;全國應(yīng)力腐蝕與氫脆學(xué)術(shù)討論會在杭州舉行[J];腐蝕與防護(hù);1992年06期

7 李景勝;諸新娟;龔春歡;王羅賢;;關(guān)于“應(yīng)力腐蝕敏感指數(shù)”的討論[J];腐蝕與防護(hù);1993年06期

8 王耀祖;;蒸球應(yīng)力腐蝕一例[J];中國鍋爐壓力容器安全;1991年01期

9 孫佳波;李世波;;鹽酸塔應(yīng)力腐蝕分析[J];廣州化工;2013年18期

10 李臻;劉國棟;;16MnR鋼的硫化氫應(yīng)力腐蝕損傷研究[J];石油機(jī)械;2006年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 許文妍;付繼成;孫煒;趙游云;唐昭平;;抗硫化氫應(yīng)力腐蝕石油套管系列產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用[A];第二屆石油石化工業(yè)用材研討會論文集[C];2001年

2 唐懿;江軍;劉永強(qiáng);許暢燕;袁軍國;董紹平;;壓力容器用材的硫化氫應(yīng)力腐蝕研究[A];第五屆全國壓力容器學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

3 王晶;張亦良;;關(guān)于硫化氫應(yīng)力腐蝕失效準(zhǔn)則的最新國際標(biāo)準(zhǔn)對比綜述[A];第六屆全國壓力容器學(xué)術(shù)會議壓力容器先進(jìn)技術(shù)精選集[C];2005年

4 李臻;劉國棟;;16MnR鋼的硫化氫應(yīng)力腐蝕損傷研究[A];2006年石油裝備學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

5 閆萌;彭倩;;慢應(yīng)變拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)對海水條件不銹鋼的應(yīng)力腐蝕研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

6 李曉剛;孫敏;生海;董超芳;肖葵;;應(yīng)力腐蝕裂紋尖端微區(qū)電化學(xué)研究[A];第16屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議會議程序冊[C];2012年

7 顧雪東;關(guān)凱書;王志文;施偉力;;奧氏體不銹鋼冷加工與形變馬氏體及耐應(yīng)力腐蝕的關(guān)系[A];第六屆全國壓力容器學(xué)術(shù)會議壓力容器先進(jìn)技術(shù)精選集[C];2005年

8 張曉川;崔春麗;王懷文;計(jì)宏偉;任春華;;基于數(shù)字圖像相關(guān)的管線鋼應(yīng)力腐蝕測量系統(tǒng)[A];2018年全國固體力學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集（上）[C];2018年

9 續(xù)文龍;鄭百林;席強(qiáng);;鈦合金在深海和淺海環(huán)境中應(yīng)力腐蝕行為的機(jī)理分析[A];2017第四屆海洋材料與腐蝕防護(hù)大會論文集[C];2017年

10 蔡曉靜;許金泉;;應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞壽命的評價(jià)方法[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前5條

1 陶炎;化工設(shè)備告別應(yīng)力腐蝕[N];中國石化報(bào);2019年

2 唐佩綿;鋼材腐蝕與環(huán)境脆化研究進(jìn)展[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2018年

3 本報(bào)特約撰稿人 彭在美;慎選材 保安全[N];中國冶金報(bào);2013年

4 肖樂天;飛機(jī)防腐面面觀[N];中國民航報(bào);2011年

5 本報(bào)記者 邱晨輝;打贏中國科技翻身仗兩手都要硬[N];中國青年報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡鋼;X70管線鋼和304不銹鋼應(yīng)力腐蝕與磁記憶效應(yīng)的相關(guān)性研究[D];北京化工大學(xué);2005年

2 毋玲;環(huán)境腐蝕及其應(yīng)力耦合的損傷力學(xué)方法與結(jié)構(gòu)性能預(yù)測研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

3 潘保武;低合金高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕研究[D];中北大學(xué);2008年

4 陳連喜;含鍶生物醫(yī)用鎂合金的性能及其應(yīng)力腐蝕行為研究[D];暨南大學(xué);2017年

5 王學(xué)慧;不銹鋼和鋁合金在典型環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕特征與檢測方法[D];天津大學(xué);2015年

6 楊子旋;X70鋼在模擬深海環(huán)境中腐蝕及應(yīng)力腐蝕行為研究[D];北京科技大學(xué);2018年

7 馬宏馳;E690鋼及焊接接頭在含硫薄液環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕行為研究[D];北京科技大學(xué);2016年

8 萬紅霞;交流電作用下X80鋼近中性pH環(huán)境應(yīng)力腐蝕行為及機(jī)理[D];北京科技大學(xué);2018年

9 畢鳳琴;典型石油石化用低合金鋼濕H_2S應(yīng)力腐蝕行為研究[D];大慶石油學(xué)院;2008年

10 孟祥琦;鋁合金材料的應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞特性實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉晨;海上風(fēng)電機(jī)組塔筒材料在海洋腐蝕及應(yīng)力環(huán)境下的失效行為研究[D];長沙理工大學(xué);2018年

2 李彭超;40mm厚7B05-T5鋁合金板攪拌摩擦焊接頭的應(yīng)力腐蝕行為研究[D];東北大學(xué);2015年

3 楊冬生;H_2S/CO_2環(huán)境中13Cr和FV520B不銹鋼的應(yīng)力腐蝕行為[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

4 劉來梅;Cr、Zr/Sc對Al-Cu-Mg-Ag-Ti合金組織與性能的影響[D];鄭州大學(xué);2018年

5 王志偉;可變拉伸速率應(yīng)力腐蝕控制單元設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D];吉林大學(xué);2018年

6 胡亞東;T91鋼在靜態(tài)鉛鉍氧控環(huán)境中應(yīng)力腐蝕行為研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

7 何琪;鐵鎳基合金028在高溫高壓H_2S/CO_2中的應(yīng)力腐蝕影響因素及機(jī)理研究[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

8 張德龍;310S奧氏體不銹鋼在高溫高壓H_2S/CO_2環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕行為研究[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

9 張瑜;焊接填充金屬對A7N01P-T4鋁合金熱裂紋敏感性和接頭性能的影響[D];大連交通大學(xué);2014年

10 王宇揚(yáng);4130X鋼應(yīng)力腐蝕門檻值變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

，

本文編號：2689819