本文關注低合金高強鋼在海洋大氣環(huán)境中的應力腐蝕(SCC)問題,通過基于SCC機理的微合金元素設計來降低海洋工程中低合金高強鋼的SCC風險。首先采用真空冶煉和熱機械軋制技術制備了不同Nb和Sb元素含量的微合金化高強鋼,利用微觀組織分析、電化學和周浸實驗評估了微合金化高強鋼的組織結構和耐蝕性,隨后采用恒載荷U彎暴露實驗和慢應變速率拉伸(SSRT)方法重點分析了微合金化高強鋼在SO2污染海洋大氣環(huán)境中SCC行為和機理,同時通過各種表征手段闡述了 Nb和Sb微合金元素對高強鋼耐SCC性能的影響,最后利用電化學充氫實驗進一步研究了微合金化高強鋼在SO2污染海洋大氣環(huán)境中預充氫條件下的抗SCC能力。研究結果表明,Nb和Sb微合金化處理對低合金高強鋼的微觀結構和耐蝕性沒有負面影響,具備提升高強鋼在SO2污染海洋大氣環(huán)境中抗SCC能力的前提條件。Nb元素能夠減緩陰極析氫過程,抑制腐蝕初期蝕坑的形成,減輕基體表面坑底組織結構的選擇性溶解,但難以有效地改善腐蝕后期銹層的性質(zhì);Sb元素能夠促進Cu和Cu氧化物的沉積過程,并形成Sb2O3/Sb2O5與Cu及其氧化物聚集在銹層內(nèi)側,通過與Cu元素協(xié)同作用抑制陰...

【文章頁數(shù)】：171 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻綜述
    2.1 海洋工程用低合金高強鋼及其服役環(huán)境特征
        2.1.1 海洋工程中低合金鋼的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        2.1.2 海洋工程中低合金高強鋼的典型服役環(huán)境
    2.2 海洋大氣環(huán)境中690 MPa級低合金鋼的應力腐蝕研究
        2.2.1 海洋工程中690 MPa級低合金鋼的成分與組織
        2.2.2 海洋大氣環(huán)境中690 MPa級低合金鋼的SCC概述
        2.2.3 SO₂污染海洋大氣環(huán)境中低合金高強鋼的SCC行為
    2.3 海洋工程用低合金高強鋼耐SCC性能的優(yōu)化設計
        2.3.1 海洋工程用低合金高強鋼的基本設計原則
        2.3.2 海洋工程用低合金鋼耐SCC性能的合金成分調(diào)控
        2.3.3 海洋工程用低合金鋼耐SCC性能的組織結構調(diào)控
    2.4 材料微區(qū)電化學和微觀表征技術在SCC研究中的應用
        2.4.1 微區(qū)電化學技術
        2.4.2 材料微觀表征技術
3 微合金化對高強鋼微觀結構和腐蝕電化學過程的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 實驗材料和溶液
        3.2.2 電化學實驗
        3.2.3 周浸實驗
    3.3 實驗結果與討論
        3.3.1 材料成分及力學性能
        3.3.2 微觀結構分析
        3.3.3 電化學行為
        3.3.4 大氣腐蝕行為
        3.3.5 分析與討論
    3.4 本章小結
4 Nb微合金化對高強鋼污染海洋大氣環(huán)境SCC行為和機理的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 實驗材料和溶液
        4.2.2 SCC模擬實驗
        4.2.3 電化學實驗
    4.3 實驗結果與討論
        4.3.1 Nb微合金化對電化學行為的影響
        4.3.2 Nb微合金化對表面腐蝕產(chǎn)物的影響
        4.3.3 Nb微合金化對SCC行為規(guī)律的影響
        4.3.4 分析與討論
    4.4 本章小結
5 Sb微合金化對高強鋼污染海洋大氣環(huán)境SCC行為和機理的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
        5.2.1 實驗材料和溶液
        5.2.2 SCC模擬實驗
        5.2.3 電化學實驗
    5.3 實驗結果與討論
        5.3.1 Sb微合金化對電化學行為的影響
        5.3.2 Sb微合金化對表面腐蝕產(chǎn)物的影響
        5.3.3 Sb微合金化對SCC行為規(guī)律的影響
        5.3.4 分析與討論
    5.4 本章小結
6 Nb和Sb微合金化對高強鋼在預充氫條件下SCC行為的影響
    6.1 引言
    6.2 實驗方法
        6.2.1 實驗材料和溶液
        6.2.2 電化學實驗
        6.2.3 慢應變速率拉伸實驗
        6.2.4 電化學測氫法
    6.3 實驗結果與討論
        6.3.1 微觀結構分析
        6.3.2 電化學行為
        6.3.3 可擴散氫含量
        6.3.4 SCC行為規(guī)律
        6.3.5 分析與討論
    6.4 本章小結
7 結論
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3822396