【摘要】： 高強鋼因其具有優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于飛機、船舶、海洋構(gòu)筑物等行業(yè)。隨著強度的增加,高強鋼的氫脆敏感性增加。為了抑制高強鋼在海水中的腐蝕,通常采用陰極保護技術(shù),陰極保護電位過負,促使氫在金屬表面生成,容易引起高強鋼的氫脆斷裂問題。隨著我國海洋戰(zhàn)略的實施,高強鋼的使用越來越多,陰極保護導(dǎo)致高強鋼氫脆問題日益突出。通常高強鋼的腐蝕控制采用涂層加陰極保護的聯(lián)合保護技術(shù),研究陰極極化對帶涂層907鋼氫脆敏感性影響有重要的實際意義。因此有必要研究陰極極化對高強鋼氫脆敏感性影響,從而為特定高強鋼-環(huán)境體系確定合適的陰極保護準(zhǔn)則。 本文以907鋼為研究對象,采用慢應(yīng)變速率拉伸實驗技術(shù),以延伸率、斷裂能、氫脆系數(shù)作為評價指標(biāo),研究了不同極化電位907裸鋼、907涂層鋼氫脆敏感性變化規(guī)律;應(yīng)用電化學(xué)測試技術(shù),并結(jié)合三維視頻和掃描電子顯微鏡斷口形貌觀察結(jié)果,分析不同極化電位下907鋼的斷裂機理。在陰極極化對907裸鋼、完好涂層、5%涂層破損907鋼氫脆敏感性影響研究基礎(chǔ)上,比較了陰極極化對海水中907裸鋼、完好涂層、5%涂層破損907鋼氫脆敏感性影響,分析陰極極化、涂層對907鋼氫脆敏感性協(xié)同作用。 陰極極化對907裸鋼氫脆敏感性影響研究結(jié)果表明:作為表征氫脆敏感性指標(biāo)的斷裂時間、延伸率、斷裂能,隨陰極極化電位負移逐漸減小,氫脆系數(shù)逐漸增加,氫脆敏感性增強。抗拉強度、屈服強度、斷裂強度隨極化電位變化呈不規(guī)律性變化,與氫脆敏感性無相關(guān)性。拉伸過程每個變形階段,隨極化電位負移,極化電阻減小,-1.01V時減小最明顯,陰極保護電流迅速增加。綜合氫脆評價指標(biāo)變化和電化學(xué)測試結(jié)果: E_(corr)～-0.91V的極化電位區(qū)間,氫脆系數(shù)很小,低于氫脆危險區(qū),907鋼斷裂為以微孔聚集型為主的韌性斷裂。-1.01V,氫脆系數(shù)接近氫脆危險區(qū),已經(jīng)出現(xiàn)脆性解理斷裂特征。-1.06V時,氫脆系數(shù)進入氫脆危險區(qū),主要為脆性斷裂。 陰極極化對907涂層鋼氫脆敏感性影響研究結(jié)果表明:隨極化電位負移,氫脆系數(shù)增加,氫脆敏感性逐漸增強。極化電位負移,完好涂層試樣表面涂層破裂需要時間縮短,氫脆系數(shù)增加,氫脆敏感性逐漸增強。完好涂層907鋼-0.91V時,氫脆系數(shù)略有增加,斷口微觀形貌出現(xiàn)脆性斷裂特征; -0.96V時,極化電阻減小最明顯,陰極保護電流迅速增加,氫脆系數(shù)迅速增加,進入氫脆危險區(qū),斷口形貌70%為脆性斷裂特征,該條件下發(fā)生以解理為主的氫脆。隨極化電位負移,5%涂層破損907鋼氫脆敏感性增強,-1.01V氫脆系數(shù)進入氫脆危險區(qū)。 對比分析陰極極化對907裸鋼、完好涂層和5%涂層破損907鋼氫脆敏感性影響發(fā)現(xiàn):907裸鋼和涂層鋼氫脆敏感性隨陰極極化電位負移增強,恒電位拉伸過程極化電流逐漸增大。-0.91～-1.11V范圍內(nèi),同一電位極化時,完好涂層和5%涂層破損907鋼極化電流都小于裸鋼,氫脆系數(shù)都顯著高于裸鋼。陰極極化對907涂層鋼氫脆敏感性影響顯著大于對907裸鋼的影響。907涂層鋼較易發(fā)生氫脆斷裂,可能因為涂層破裂處應(yīng)力集中,并且涂層完好部分阻礙氫向外擴散,從而加速氫在局部區(qū)域集中,金屬中氫濃度迅速達到臨界值,從而很快導(dǎo)致裂紋孕育、擴展,直至斷裂。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG142.1
【圖文】：

力、殘余應(yīng)力、腐蝕產(chǎn)物的楔形應(yīng)力等。②腐蝕介質(zhì)是特定的，只有某些金質(zhì)的組合情況下，才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。③斷裂速度在純腐蝕及純力學(xué)之間，斷口一般為脆斷型。氫脆(HE)，由于氫和應(yīng)力的共同作用而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象氫脆斷裂。高強度鋼和超高強度鋼的氫脆斷裂是由于其在服役過程中，環(huán)境氫擴散至鋼中應(yīng)力集中處經(jīng)過一段孕育期后，在金屬內(nèi)部，特別是在三向拉區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴展，最后突然產(chǎn)生的一種氫致延滯斷裂[17-19]。工程說的氫脆，大多指這類氫脆，氫脆是金屬材料最危險的破壞方式之一。應(yīng)力腐蝕與氫脆都是由于應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)共同作用而產(chǎn)生的延滯斷裂，是兩種既經(jīng)常相關(guān)而又不同的現(xiàn)象。其電化學(xué)原理圖見圖 1-1。兩者的區(qū)于應(yīng)力腐蝕為陽極溶解過程，形成所謂陽極活性通道而使金屬開裂；而氫脆陰極析氫過程。對于已斷裂的機件可以從斷口形貌區(qū)分。因此，研究應(yīng)力腐各種試驗方法也適用于氫脆。

圖 3-11 拉伸試樣宏觀斷口a and d.-0.91V, b and e.-1.01V, c and f.-1.16V對高強度鋼來說，可以用充氫試樣慢應(yīng)變速率拉伸后的斷口分析來描述其氫敏感性。一般來說氫脆斷口為沿晶斷口和準(zhǔn)解理斷口，氫脆敏感性低時有明顯頸縮現(xiàn)象,斷口呈韌窩狀[29]。Seong-Jong Kim 等通過實驗研究認為，陰極極化高強鋼氫脆敏感性氫脆敏感性隨斷面韌窩數(shù)量增多而下降[62,63]。由圖 3-11、3-12 可以看到：907 鋼在惰性介質(zhì)、海水中開路電位下、-0.91化時 SSRT 斷口可以看到明顯縮頸，宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)，放射區(qū)切唇三個區(qū)域組成，微觀形貌可以看到豐富的韌窩等微孔聚集斷裂的基本特。海水中開路電位下、-0.91V 極化時斷口表面有明顯的紅色銹層，微觀觀察看一些絮狀物覆蓋在斷面上，根據(jù)能譜分析（見圖 3-13）主要為鐵的氧化物，即水中拉伸過程有腐蝕產(chǎn)物沉積在斷口表面。907 鋼在惰性介質(zhì)、海水中開路電下、-0.91V 極化斷裂都是典型的微孔聚集型韌性斷裂。-0.91V 極化，試樣表面

觀 80%為河流花樣，即 80%為解理斷裂的基本特征。-1.16V，斷口表面有大量白色物質(zhì)沉積，斷口與拉伸主軸成 45°，光亮平滑，脆性斷裂特征明顯，解理部分增多，約占斷面總面積 90%，已觀察不到韌窩，即 90%呈明顯的穿晶解理斷裂特征。a b

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王濤;X80管線鋼氫助解理斷裂規(guī)律研究[D];西安石油大學(xué);2010年

2 杜小青;典型船用材料在海水中的電偶腐蝕行為研究[D];浙江大學(xué);2013年

本文編號：2775070