【摘要】：本論文利用電化學(xué)測(cè)試、光學(xué)及電子顯微鏡研究了靜水壓力對(duì)純鎳在氯化鈉溶液中的腐蝕行為的影響。隨著靜水壓力的升高,純鎳的點(diǎn)蝕電位降低,維鈍電流升高,惡化了純鎳的耐點(diǎn)蝕性能。研究結(jié)果同時(shí)表明靜水壓力對(duì)純鎳的腐蝕行為有著三個(gè)方面的影響:靜水壓力的升高對(duì)純鎳表面鈍化膜的形成具有阻礙作用;靜水壓力的升高阻礙B1過(guò)程(點(diǎn)蝕生長(zhǎng)和湮滅的隨機(jī)模型)并加速A3過(guò)程(點(diǎn)蝕生長(zhǎng)隨機(jī)模型);靜水壓力提高了純鎳的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)概率。金屬Ni作為一種重要的合金元素添加到新型低合金鋼10Ni5CrMoV鋼中提高其耐蝕能力。10Ni5CrMoV鋼作為新一代深海工程用鋼廣泛應(yīng)用于建造深海工程及深潛器。深海工程及深潛器的建造工作離不開(kāi)焊接技術(shù)的支撐,l0Ni5CrMoV鋼焊接接頭的耐腐蝕性能直接影響到深海工程及深潛器的服役安全。因此,開(kāi)展焊接工藝對(duì)焊接接頭深海腐蝕的影響的研究工作變得十分迫切。本文基于1.85KJ/mm、2.34KJ/mm、3.17KJ/mm三種焊接線能量加工的10Ni5CrMoV鋼焊接接頭,利用MSC.Marc有限元方法數(shù)值模擬焊接加工過(guò)程。研究結(jié)果表明,當(dāng)線能量由小變大,焊縫金屬及熱影響區(qū)的溫度場(chǎng)呈現(xiàn)出焊縫金屬區(qū)域高溫持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng),應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的值逐漸變小。金相分析結(jié)果顯示焊接線能量越大,形成的熱影響區(qū)的區(qū)域?qū)挾纫簿驮酱蟆：附泳�能量越大,冷卻速度相對(duì)降低,發(fā)生馬氏體相變轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w相變的可能性也就越高,焊接接頭所處的焊接殘余熱應(yīng)力水平值越高。腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明,線能量為1.85KJ.mm-1、線能量為3.17KJ.mm-1焊接接頭在深海環(huán)境下的有嚴(yán)重的局部腐蝕,采用線能量為2.34KJ.mm-1焊接工藝的10Ni5CrMoV鋼焊接接頭在深海環(huán)境下的耐蝕性能最好,具有良好的耐深海腐蝕性能。10Ni5CrMoV鋼焊接接頭在深海環(huán)境下出現(xiàn)局部腐蝕甚至點(diǎn)蝕,這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有兩個(gè)方面:一方面,焊接熱循環(huán)帶來(lái)焊接接頭殘余熱應(yīng)力導(dǎo)致其表面的力學(xué)-化學(xué)不均勻性導(dǎo)致的焊接接頭材料深海環(huán)境下的腐蝕敏感性提高:另一方面,焊接接頭特征區(qū)域之間的金屬材料在深海環(huán)境下較大的電位差出現(xiàn)電偶腐蝕,加速其在深海環(huán)境下焊縫金屬和熱影響區(qū)的腐蝕速度,使深海環(huán)境下材料腐蝕危害性加劇。利用有限元完成深海多因素耦合環(huán)境下焊接接頭復(fù)雜耦合的腐蝕電化學(xué)模型模擬,研究結(jié)果表明深海環(huán)境中10Ni5CrMoV鋼焊接接頭的焊縫金屬和熱影響區(qū)具有較強(qiáng)的腐蝕敏感性,容易在深海環(huán)境下發(fā)生局部腐蝕,危害焊接接頭的深海腐蝕服役安全。
[Abstract]:The effect of hydrostatic pressure on the corrosion behavior of pure nickel in sodium chloride solution was investigated by electrochemical measurement, optical and electron microscopy. With the increase of hydrostatic pressure, the pitting potential of pure nickel decreases and the UB current increases, which deteriorates the pitting corrosion resistance of pure nickel. The results also show that the hydrostatic pressure has three effects on the corrosion behavior of pure nickel: the increase of hydrostatic pressure hinders the formation of passivation film on the surface of pure nickel; The increase of hydrostatic pressure hinders B1 process (random model of pitting growth and annihilation) and accelerates A3 process (pitting growth stochastic model), and hydrostatic pressure increases pitting growth probability of pure nickel. As an important alloy element, metal Ni is added to the new low alloy steel 10Ni5CrMoV steel to improve its corrosion resistance. As a new generation of deep sea engineering steels, 10Ni5CrMoV steel is widely used in the construction of deep sea engineering and deep submersible vehicles. The construction of deep sea engineering and deep submersible can not be separated from the support of welding technology. The corrosion resistance of welded joints of l0Ni5CrMoV steel has a direct impact on the safety of deep sea engineering and deep submersible. Therefore, it is urgent to study the effect of welding process on deep-sea corrosion of welded joints. Based on 1.85KJ / mm 2.34KJ / mm 3.17KJ / mm 10Ni5CrMoV steel welded joints, the welding process is simulated numerically by MSC.Marc finite element method. The results show that when the linear energy increases from small to large, the temperature field of weld metal and heat-affected zone becomes longer, and the value of stress field and strain field becomes smaller. Metallographic analysis shows that the larger the welding line energy, the larger the width of the heat affected zone. The higher the welding line energy, the lower the cooling rate, the higher the possibility of martensitic transformation to bainite transformation, and the higher the level of welding residual thermal stress. The corrosion test results show that the line energy is 1.85KJ.mm-1, and the linear energy is 3.17KJ.mm-1 welding joint, which has serious local corrosion in deep-sea environment. The welded joints of 10Ni5CrMoV steel with linear energy as 2.34KJ.mm-1 welding process have the best corrosion resistance and good corrosion resistance in the deep sea environment. Local corrosion and even pitting corrosion occur in the deep sea environment of 10Ni5CrMoV steel welded joints. There are two reasons for this phenomenon: on the one hand, Welding thermal cycling results in residual thermal stress of welded joints resulting in increased corrosion sensitivity of welded joint materials in deep-sea environments due to mechanical-chemical inhomogeneity on their surfaces: on the other hand, The large potential difference between the characteristic regions of welded joints is galvanically corroded, which accelerates the corrosion rate of weld metal and heat-affected zone in deep-sea environment, and makes the corrosion harm of materials in deep-sea environment more serious. Using finite element method, the corrosion electrochemical model of complex coupling of welded joints in deep-sea multi-factor coupling environment is simulated. The results show that the weld metal and heat-affected zone of 10Ni5CrMoV steel welded joints in deep-sea environment has a strong corrosion sensitivity. Local corrosion is easy to occur in deep sea environment, which endangers the safety of deep sea corrosion service of welded joints.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG407;TG172

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本文編號(hào)：2424803