隨著海洋資源的開發(fā),越來越多的高強(qiáng)鋼和不銹鋼作為結(jié)構(gòu)件被運(yùn)用到海洋工程中。而結(jié)構(gòu)材料在服役過程中,一方面,因高靜水壓力、陰極保護(hù)或酸性介質(zhì)等環(huán)境因素的影響,可能會(huì)導(dǎo)致氫脆或者腐蝕從而引起失效;另一方面,結(jié)構(gòu)材料在服役過程中需要承受外加應(yīng)力,氫在應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生再分布,引起斷裂行為的變化。多年來,對(duì)缺口和裂尖部位的應(yīng)力誘導(dǎo)氫擴(kuò)散進(jìn)行了大量研究。但事實(shí)上,為了避免應(yīng)力集中,結(jié)構(gòu)件表面往往是光滑的。遺憾的是,對(duì)于光滑試樣,氫在拉伸應(yīng)力下的再分布對(duì)斷裂影響的報(bào)道卻十分罕見�；诖�,本論文采用慢應(yīng)變速率拉伸（SSRT）方法結(jié)合有限元計(jì)算,研究了 Q960E馬氏體鋼中的應(yīng)力誘導(dǎo)氫擴(kuò)散及斷裂行為。此外,海洋環(huán)境下使用的材料不僅要滿足強(qiáng)度要求,還要滿足耐蝕性要求,因此2205雙相不銹鋼（2205 DSS）被廣泛應(yīng)用于深海環(huán)境。而深海環(huán)境下往往需要施加陰極保護(hù),而陰極電位下2205 DSS的氫脆現(xiàn)象和氫致開裂機(jī)理及其在深海條件下表面鈍化膜的演化行為卻鮮有報(bào)道�；诖�,本文系統(tǒng)研究了 2205DSS在深海條件下的腐蝕和應(yīng)力腐蝕以及氫脆機(jī)理。得到以下主要結(jié)果:（1）利用SSRT方法結(jié)合有限元模擬,確定了 Q... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１?ＨＥＤＥ機(jī)理示意圖｜２２］??弱鍵理論的實(shí)驗(yàn)直觀推斷來源就是斷口上的沿晶開裂現(xiàn)象［２９＿３１］，研宄人??員認(rèn)為這是氫富集在晶界處，然后導(dǎo)致晶界之間的結(jié)合力降低造成的

?海工用鋼的應(yīng)力誘導(dǎo)氫擴(kuò)散及氫致幵裂研究???ＨＥＤＥ?ｈ??（？）?ｍ?ｙ??Ｔ??圖２－１?ＨＥＤＥ機(jī)理示意圖｜２２］??弱鍵理論的實(shí)驗(yàn)直觀推斷來源就是斷口上的沿晶開裂現(xiàn)象［２９＿３１］，研宄人??員認(rèn)為這是氫富集在晶界處，然后導(dǎo)致晶界之間的結(jié)合力降低造成的。但是??關(guān)于ＨＥＤＥ理論尚缺乏直觀證據(jù)。目前對(duì)其的證明研究主要集中在計(jì)算機(jī)模??擬上。Ｄａｄｆａｍｉａ等人［３２］總結(jié)了一些關(guān)于ＨＥＤＥ的模擬研究，發(fā)現(xiàn)氫減小了Ｅ３??晶界處的結(jié)合能，模擬結(jié)果證明了氫會(huì)減小界面結(jié)合力，如圖２－２所示。??ａ）?ｎ?〇??°?〇?〇?ｐｅｂ）?〇?Ｆｅ??Ｌｕ：?ｆ?｜??廠。。＿２．５?？?。??＿３３?▼?＾２??〇?〇?ｍ＼ｉ?—＊???＊—??■〇．２??圖２－２氫在在５：３處和自由表面處的結(jié)合能［３２］??１９７２年，Ｂｅａｃｈｅｍ等人？基于斷口觀察，首次提出由于氫促進(jìn)了位錯(cuò)運(yùn)??動(dòng)，導(dǎo)致氫致開裂發(fā)生的理論。隨后，這一理論從２０世紀(jì)８０年代開始被??Ｂｉｒｎｂａｕｍ、Ｓｏｆｒｏｎｉｓ、Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ?等人［２３，３４＿４２］逐漸發(fā)展和完善，合并成?ＨＥＬＰ?理??論。Ｒ〇ｂｅｒＳｔＳ〇ｎｌ２Ｗ（）嗎位觀察了?Ａ１和不銹鋼中位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在含氫的環(huán)??境下，位錯(cuò)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，而去除氫氣后，位錯(cuò)不移動(dòng)，如圖２－３所示。而??對(duì)于ＨＥＬＰ機(jī)理的模擬同樣表明，室溫時(shí)氫促進(jìn)裂尖產(chǎn)生位錯(cuò)。研究者利用??周期性邊界條件，在低溫時(shí)對(duì)Ｎｉ的拉伸研究表明，如果取向合適，則氫促進(jìn)??位錯(cuò)發(fā)射，若取向不合適時(shí)，氫促進(jìn)裂紋擴(kuò)展。因?yàn)樗苄怨Φ尼尫糯嬖趦煞N??方式，一種是裂紋擴(kuò)展，另一種是位錯(cuò)

?海工用鋼的應(yīng)力誘導(dǎo)氫擴(kuò)散及氫致開裂研究???納米級(jí)別的韌窩組成的，提出了納米韌窩聚集導(dǎo)致氫脆的機(jī)理。如圖２－５［６２］??所示，其中的解釋就綜合了?ＨＥＬＰ和ＨＥＳＩＶ理論，作者認(rèn)為，在形成裂紋后，??在裂尖形成應(yīng)力場，在ＨＥＬＰ機(jī)理的作用下，裂尖存在氫促進(jìn)局部塑性區(qū)域，??氫和應(yīng)力共同的作用下，在塑性區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大量的空位，空位聚集形成微裂紋，??裂紋繼續(xù)擴(kuò)展。??／（ａ）?Ｓｔａｇｅ！?Ｎ??／Ｐｌａｓｔｉｃ?ｚｏｎｅ＼??Ｃｒａｃｋ－ｔｉｐ／?／?＼???一Ｈ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?１ｍｍ??ＨＥＬＰ?Ｖ＊？?Ｊ??ｚｏｎｅ?ｙ??Ｖ?Ｊ??／ＩｂＴ＂?Ｎａｎｏ－ｖｏｉｄ?Ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?／＾ｃ）?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?Ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｍａｒｔｉｎ?？ｔａｌ＼??Ｓｔａｇｅ?ｌｉ?Ｓｔａｇｅ?ＩＩＩ?Ｓｔａｇｅ?ＩＶ?Ｓｔａｇｅ?ＩＩ?Ｓｔａｇｅ?ＩＩＩ??？?■?ＨｙｔｔｏｇＨｏｃｃｕｍｕｔＭＩＯｆ．?．??？?ＬｏｃａｌＵＭＪｐｉａｔｌＫｔｔｙ?？?Ｃｉｃｍ＊?ＶＫａｎｃｙ?■?Ｖａｃａｎｃｙ?ｍｄｕｃＭ?Ｎａｎｏ－?；?．?■?Ｎ．ｎｏ＊ｃｒｔ．?ｍｏｕｎｄ．??？?Ｍｙｔｆｒ〇Ｂｅｎ＊ｃｃｕｍｕｌ？Ｂｏｎ?Ａｔｃ？＂Ｍ＜＊Ｂｏｎ?Ｖｏｉｄ?ｎｕｄＭＵｏｆｌ?ａｎｄ??ｙ＾ＨｇＬＰＺｏｗ?？?ｙａｒｅｇ？ｉｖＶ？ｃ＜ｎｃｙ?ｙｏｗｌｆｔ??１??？?Ｍ？ＭｎＢｔｆｃｌｕｗ??圖２－５納米朝窩聚集機(jī)理［６２１??２．１．３海洋環(huán)境下材料的氫脆??隨著我國石油開發(fā)從近海淺海走向遠(yuǎn)海深海，由于海水壓力的原因，對(duì)??鋼鐵材料的力學(xué)性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Modeling the corrosion behavior of Ni-Cr-Mo-V high strength steel in the simulated deep sea environments using design of experiment and artificial neural network[J]. Qiangfei Hu,Yuchen Liu,Tao Zhang,Shujiang Geng,Fuhui Wang.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(01)
[2]Interaction between austein-ferrite phases on passive performance of2205 duplex stainless steel[J]. Xuequn Cheng,Yi Wang,Xiaogang Li,Chaofang Dong.  Journal of Materials Science & Technology. 2018(11)
[3]模擬深海壓力對(duì)2種低合金鋼腐蝕行為的影響[J]. 劉杰,李相波,王佳.  金屬學(xué)報(bào). 2011(06)
[4]陰極極化對(duì)907鋼氫脆敏感性的影響[J]. 楊兆艷,閆永貴,馬力,張桂玲.  腐蝕與防護(hù). 2009(10)
[5]深海環(huán)境因素對(duì)碳鋼腐蝕行為的影響[J]. 侯健,郭為民,鄧春龍.  裝備環(huán)境工程. 2008(06)
[6]深海開發(fā)不容緩——訪深海工程專家段夢蘭[J]. 毛昭均.  中國石油石化. 2007(06)
[7]世界深水油氣勘探進(jìn)展與南海深水油氣勘探前景[J]. 何家雄,夏斌,施小斌,姚永堅(jiān),劉海齡,閻貧,張樹林.  天然氣地球科學(xué). 2006(06)
[8]國際海底資源開發(fā)技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J]. 陽寧,夏建新.  礦冶工程. 2000(01)
[9]陰極保護(hù)導(dǎo)致ZC—120鋼在海水中環(huán)境氫脆[J]. 譚文志,杜元龍,傅超,陸征.  材料保護(hù). 1988(03)



本文編號(hào)：3098188