本文關鍵詞：X90管線鋼在土壤模擬溶液中應力腐蝕開裂研究

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【摘要】：本文以高強度X90管線鋼為研究對象,通過電化學實驗、慢應變速率拉伸試驗(SSRT)和腐蝕疲勞試驗(CF)等測試手段,對其在近中性pH值NS4土壤模擬溶液中進行了應力腐蝕開裂研究。對其在近中性環(huán)境中的電化學行為、應力腐蝕(SCC)開裂敏感性、硬化行為以及裂紋開裂行為等進行了分析,討論了在該試驗條件下的應力腐蝕開裂機理,并對應力腐蝕裂紋開裂速率進行了定量分析。主要結論如下:電化學實驗結果表明:靜態(tài)下,X90管線鋼表現出明顯的陽極活性溶解特征,開路電位E_(op)=-714mV,腐蝕電位E_(corr)=-743.6mV;動態(tài)下,E_(op)隨著波動載荷次數N值增大而先增大后持續(xù)減小;N值的增大加速了金屬的陽極溶解過程但抑制了陰極反應的過程,在0≤N500次時,總反應由陰極還原反應主導,當N≥500次時,則轉變?yōu)橛申枠O溶解反應所主導,總反應表現為以離子傳遞電荷為主導的多步反應過程。SSRT試驗結果表明:在試驗條件下SSRT曲線為典型的Round-house型曲線;材料在不同的應變區(qū)間存在不同的應變硬化指數n值,總體上母材的n值高于焊縫的,近中性pH值NS4溶液會導致材料的n值下降。管線鋼母材和焊縫對近中性NS4溶液具有明顯的SCC敏感性,且焊縫的敏感性高于母材,主要表現為塑性損失和二次裂紋;試樣表面的點蝕坑具有誘發(fā)和促進微裂紋的產生和擴展作用;在空氣中的斷裂機制為韌窩微孔型韌性斷裂,而在近中性NS4溶液中則表現為韌-脆混合型斷裂機制。腐蝕疲勞試驗結果表明:母材在空氣和近中性溶液環(huán)境中的斷口均呈現脆性斷裂特征,斷面均分布有許多二次裂紋,表現為穿晶和沿晶混合開裂形式,主要以穿晶開裂為主,裂紋開裂屬于陽極溶解和氫脆的混合機制;管線鋼SCC裂紋擴展對近中性溶液環(huán)境具有較高的開裂敏感性,陽極溶解所導致的裂紋擴展速率在整個裂紋擴展過程中貢獻較小;同時,管線鋼在近中性溶液環(huán)境中SCC裂紋擴展速率在近門檻區(qū)可用da/dN=4.14×10~(-9)(?K-6.48)~(1.43)來近似描述,而在裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)則可用da/dN=6.80×10~(-10)(?K-8.63)~2來表示。
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG178

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本文編號：1267266