影響香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼材(cai)料(liao)應(ying)力腐(fu)蝕的(de)因(yin)素眾多,在過去幾十(shi)年里,研究(jiu)人員(yuan)采(cai)用(yong)(yong)不同的(de)試驗(yan)方法(fa)對力學因(yin)素、環(huan)境因(yin)素、材(cai)料(liao)因(yin)素等(deng)已經(jing)做(zuo)了(le)大量的(de)研究(jiu),并取得(de)了(le)非常(chang)有價值的(de)成果。為了(le)研究(jiu)各(ge)影響因(yin)素的(de)影響程度,人們采(cai)用(yong)(yong)灰色(se)關聯理論、耶茨算(suan)法(fa)以及正交試驗(yan)設計等(deng)方法(fa)對各(ge)因(yin)素的(de)顯著性(xing)進行分(fen)析。但是(shi),現實中(zhong)多起因(yin)香蕉視頻app下載蘋果版:奧氏體不銹鋼應(ying)力腐(fu)蝕引起(qi)的事故顯示,環境壓力對奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼香蕉視頻app下載蘋果版:應力腐蝕產生較(jiao)大影響,而前人的(de)研(yan)究(jiu)很少涉及(ji),故(gu)筆者針(zhen)對上述(shu)因素對奧(ao)氏(shi)體不銹鋼應力(li)腐(fu)蝕的(de)影響展開研(yan)究(jiu),探尋上述(shu)因素對奧(ao)氏(shi)體不銹鋼應力(li)腐(fu)蝕的(de)影響規律,為防止類似事故(gu)的(de)發生提(ti)供(gong)試驗和理論基(ji)礎。



一、應力(li)腐蝕試驗(yan)方(fang)法


  研究(jiu)應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)的試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)有(you)多種,根據(ju)所研究(jiu)材料(liao)、環境、應(ying)力(li)(li)(li)狀態及(ji)研究(jiu)目的選擇適當的試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)至關重要(yao)。按(an)照(zhao)加(jia)載(zai)方(fang)式不同(tong),應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)可分(fen)為恒變形法(fa)、恒載(zai)荷法(fa)和慢應(ying)變速率拉伸法(fa),采用的試(shi)樣(yang)(yang)(yang)一般分(fen)為三(san)類:光滑試(shi)樣(yang)(yang)(yang)、帶(dai)缺(que)口(kou)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)和預(yu)制(zhi)(zhi)裂紋試(shi)樣(yang)(yang)(yang)。光滑試(shi)樣(yang)(yang)(yang)主要(yao)用來(lai)研究(jiu)應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)破裂的敏感性;帶(dai)缺(que)口(kou)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)是模擬(ni)金屬材料(liao)中的宏觀(guan)裂紋以研究(jiu)材料(liao)的應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)敏感性;預(yu)制(zhi)(zhi)裂紋試(shi)樣(yang)(yang)(yang)是預(yu)先在試(shi)樣(yang)(yang)(yang)上加(jia)工出缺(que)口(kou)并經疲(pi)勞(lao)處理產生(sheng)裂紋,常用來(lai)測量應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)臨(lin)界應(ying)力(li)(li)(li)強度(du)因子及(ji)裂紋擴展速率。常用的應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)如(ru)下:


1. 恒變形法


  恒變(bian)形(xing)(xing)(xing)法(fa)(fa)是(shi)通(tong)過拉(la)伸或彎曲使(shi)試(shi)樣變(bian)形(xing)(xing)(xing)而產生拉(la)應(ying)力,利用具有足(zu)夠(gou)剛性的框架維持這種變(bian)形(xing)(xing)(xing)或者直接采用加力框架,保證試(shi)樣變(bian)形(xing)(xing)(xing)恒定的應(ying)力腐蝕試(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)。這種加載方(fang)式往往用于(yu)模擬工(gong)(gong)程構件中(zhong)的加工(gong)(gong)制造應(ying)力狀態。恒變(bian)形(xing)(xing)(xing)法(fa)(fa)又可分(fen)為彎梁法(fa)(fa)、C形(xing)(xing)(xing)環法(fa)(fa)、U形(xing)(xing)(xing)彎曲法(fa)(fa)和音叉型(xing)法(fa)(fa)。


  恒變形試驗法的優(you)點是(shi):裝置簡單、試樣緊湊、操作方便、可以定性(xing)地(di)獲得材料應力腐蝕(shi)敏(min)感性(xing)。缺點是(shi):不(bu)能(neng)準(zhun)確測定應力值(zhi);試驗過程中,伴隨裂(lie)紋(wen)(wen)發(fa)展(zhan),往往會出現某種(zhong)弛豫作用,從而(er)導致試樣承受的應力下降,使(shi)得裂(lie)紋(wen)(wen)的發(fa)展(zhan)減(jian)緩或停(ting)止,顯著影響試樣的斷裂(lie)時間,甚至可能(neng)觀察不(bu)到試樣斷裂(lie)。


2. 恒(heng)載(zai)荷(he)法


  恒載(zai)(zai)(zai)荷(he)法是(shi)利(li)用(yong)砝碼(ma)、力矩(ju)、彈簧等對試(shi)樣施加(jia)一定(ding)載(zai)(zai)(zai)荷(he)以實現應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗,這種加(jia)載(zai)(zai)(zai)方式往往用(yong)于(yu)模擬工程構件可能受(shou)到的(de)工作(zuo)應(ying)(ying)力或加(jia)工應(ying)(ying)力。恒載(zai)(zai)(zai)荷(he)法雖然(ran)載(zai)(zai)(zai)荷(he)是(shi)恒定(ding)的(de),但試(shi)樣在暴露過(guo)程中由(you)于(yu)腐(fu)蝕(shi)和產(chan)生裂(lie)紋使其(qi)截面積不斷(duan)減小(xiao),從而使斷(duan)裂(lie)面上的(de)有效應(ying)(ying)力不斷(duan)增(zeng)大。


  目前,應力(li)環測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)是(shi)最常見的(de)恒(heng)載荷(he)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗設備,操作簡(jian)單(dan)(dan),精度(du)相(xiang)對較(jiao)高(gao)。美國CORTEST 公司生產(chan)的(de)應力(li)環測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)的(de)測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)載荷(he)范圍最高(gao)可(ke)達(da)1700MPa,這種測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)單(dan)(dan)元(yuan)可(ke)以與(yu)標(biao)準(zhun)耐熱玻璃容(rong)器、高(gao)溫容(rong)器或能承受13.6MPa、溫度(du)200℃的(de)高(gao)溫高(gao)壓容(rong)器配套使用。每(mei)一(yi)個單(dan)(dan)獨標(biao)定的(de)CORTEST應力(li)環都相(xiang)應帶有(you)一(yi)張轉換表,用于準(zhun)確確定試(shi)(shi)(shi)(shi)樣的(de)載荷(he),如(ru)圖2-1所示。應力(li)環為試(shi)(shi)(shi)(shi)樣提供持久不變的(de)單(dan)(dan)向拉伸(shen)載荷(he)。應力(li)環的(de)撓(nao)度(du)由千分表測(ce)定,并可(ke)與(yu)刻度(du)盤上的(de)指(zhi)示相(xiang)核對。


圖 1.jpg


3. 慢(man)應變速率拉伸法


  慢(man)應變(bian)(bian)速率(lv)(lv)試(shi)驗(slow strain rate testing,SSRT),是在一定(ding)環境中將拉伸試(shi)件放(fang)人特(te)制(zhi)的慢(man)應變(bian)(bian)速率(lv)(lv)試(shi)驗機(ji)(ji)中,以(yi)(yi)恒定(ding)不(bu)變(bian)(bian)的相(xiang)當緩慢(man)的應變(bian)(bian)速度通過試(shi)驗機(ji)(ji)把載荷施加到試(shi)件,直至拉斷。由(you)于(yu)它具有可大(da)大(da)縮短應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗周期,并且可以(yi)(yi)采用光滑(hua)小試(shi)樣(yang)等一系(xi)列優點,因而(er)被廣泛應用于(yu)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)研究(jiu),特(te)別(bie)是用于(yu)研究(jiu)各種環境因素對應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)的影響。


  慢應變速率試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)通(tong)常與在(zai)不發生(sheng)應力(li)腐(fu)蝕的惰性介質(zhi)(如油(you)或空(kong)氣(qi))中的試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)進行比較,以兩者(zhe)在(zai)相同(tong)溫度和(he)應變速率下的試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)的相對值表(biao)征應力(li)腐(fu)蝕的敏感(gan)性。主要有以下幾個(ge)評(ping)定(ding)指(zhi)標:


  a. 塑性損(sun)失


     以延伸率(lv)δ和(he)斷面(mian)收縮率(lv)Z作為參數,計算得到應力(li)腐蝕(shi)敏感性指(zhi)數F(δ)和(he)F(Z),其值越大,表示應力(li)腐蝕(shi)敏感性越強。


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    式中,δ0、δ分別為試樣在惰性介質和腐蝕介質中的延伸率;Z0、Z分別為試樣在空氣和腐蝕介質中的斷面收縮率。


  b. 最大載(zai)荷


    試樣在拉(la)伸過程(cheng)中載荷(he)(he)達(da)到的(de)最大值(zhi)。對脆性材料(liao),往(wang)往(wang)用這個指標來衡(heng)量,特(te)別是當(dang)應(ying)(ying)力(li)還在彈性范圍內試樣就(jiu)已滯(zhi)后斷裂時,用最大載荷(he)(he)作為判(pan)據就(jiu)更(geng)合(he)理。由最大載荷(he)(he)表征的(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕敏感(gan)性指數為:


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    式中,l0、l分別為試樣在惰性介質和腐蝕介質中的最大載荷。


  c. 斷裂時間


   從開始試驗到載荷達到最大值所經歷的時間稱為斷裂時間tf。在應變速率不變的條件下,試樣所需的斷裂時間越短,說明材料對環境的應力腐蝕敏感性越高。應力腐蝕敏感性指數F(t)定義為:


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   式中,t0、tr分別為試樣在惰性介質和腐蝕介質中的斷裂時間。


  d. 內積功


    應力-應變曲線圖中,曲線與(yu)橫軸圍成的面(mian)積為(wei)試(shi)樣斷裂時的內積功。惰性介質和(he)腐蝕(shi)(shi)(shi)介質試(shi)驗中內積功差別越大(da),應力腐蝕(shi)(shi)(shi)敏(min)感性也越大(da)。應力腐蝕(shi)(shi)(shi)敏(min)感性指(zhi)數(shu)F(A)定(ding)義為(wei):


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    式中(zhong),A0、A分別為試樣在惰(duo)性(xing)介質和(he)腐蝕介質中的內(nei)積功。


  e. 斷裂應(ying)力σe


    在腐蝕介(jie)質中和(he)惰性介(jie)質中的斷(duan)裂(lie)應力(li)比值愈小(xiao),應力(li)腐蝕敏感性就愈大。


  f. 斷(duan)口形貌


   對大多(duo)數壓力容器(qi)鋼(gang)材(cai),在惰性(xing)介質(zhi)中斷(duan)裂(lie)后將獲得韌窩性(xing)斷(duan)口(kou),而(er)在腐(fu)(fu)蝕介質(zhi)中,拉斷(duan)后往(wang)往(wang)獲得脆(cui)性(xing)斷(duan)口(kou)。其(qi)中脆(cui)性(xing)斷(duan)口(kou)比例愈(yu)高(gao),則(ze)應力腐(fu)(fu)蝕愈(yu)敏感(gan)。如介質(zhi)中拉斷(duan)后斷(duan)面存(cun)在二(er)次裂(lie)紋,也(ye)可以用(yong)二(er)次裂(lie)紋的長(chang)度(du)和數量(liang)來衡量(liang)應力腐(fu)(fu)蝕的敏感(gan)性(xing)。



二、試驗設計


  以S32168不銹鋼為試驗材料,材料的化學成分列于表2-1。試樣加工成標距為25.4mm、直徑為5.00mm的圓柱狀,試樣幾何形狀如圖2-2(a)所示,實物如圖2-2(b)所示。試驗之前,試樣先用400#、200#、2000#三種不同規格的砂紙依次沿著縱向和橫向交替打磨。打磨完成后,將試樣依次放入乙醇和丙酮溶液中進行超聲清洗,用去離子水沖洗并且吹干。試驗溶液用NACE標準中規定的分析純氯化鈉、乙酸和去離子水配制,其中氯化鈉的質量分數為5%,乙酸的質量分數為0.5%,溶液的pH值在3~4之間,試樣編號及試驗參數見表2-2.試驗是在美國CORT-EST公司研制的慢應變速率應力腐蝕試驗機上進行的,拉伸速率為1.9×10-6s-1.每次試驗結束,都會得到一條應力-應變曲線和斷裂時間,隨之可以得到最大應力、斷面收縮率和伸長率。將拉斷的試樣先后用去離子水和乙醇清洗并吹干,用掃描電鏡(SEM)觀察斷口形貌,然后將樣品沿標距段縱剖,觀察裂紋路徑及深度方向的生長情況。




三、試驗(yan)結果(guo)


 1. 腐(fu)蝕拉伸曲(qu)線


  圖2-3(a)~(e)是(shi)試樣在不同(tong)溫度和(he)操作(zuo)壓力(li)的(de)腐蝕拉伸曲線(xian),為便于分析,將5條(tiao)曲線(xian)繪制在同(tong)一圖中,如圖2-3(f)所(suo)示。


圖 3.jpg   圖 3.1.jpg

 

  圖2-3(f)中,曲線1是在25℃和1MPa下的拉伸曲線,材料在拉伸過程中具有明顯的塑性變形過程和較高的抗拉強度。曲線2和曲線3是同一溫度(150℃)、不同操作壓力(1.6MPa和11MPa)下的拉伸曲線,兩條曲線兒乎重合,說明在150℃條件下,壓力變化對S32168奧氏體不銹鋼的應力腐蝕敏感性影響不大。曲線4和曲線5是同一溫度(260℃)、不同操作壓力(4.6MPa和11MPa)下的拉伸曲線,兩條曲線相差較大,11MPa下材料具有很高的脆性,說明在260℃時,壓力變化對S32168奧氏體不銹鋼的應力腐蝕敏感性影響較大,壓力越高,材料越容易發生應力腐蝕破裂。


 2. 應(ying)力腐蝕敏感性(xing)分析


  以塑性(xing)損失中的(de)斷面收縮(suo)率(lv)表(biao)示(shi)的(de)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)敏感性(xing)指(zhi)數F(Z)表(biao)示(shi)試樣(yang)在不(bu)同(tong)環境(jing)下(xia)的(de)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)敏感性(xing),將(jiang)每種環境(jing)下(xia)的(de)試驗結(jie)果求平均(jun)值,如表(biao)2-3所示(shi),可(ke)知不(bu)同(tong)溫度條件下(xia)介質壓(ya)力(li)對應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)敏感性(xing)的(de)影(ying)響。


表 3.jpg


  圖2-4描述了不同環境中應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)(gan)性(xing)指(zhi)(zhi)數的變化情(qing)況,從(cong)圖中可以看出(chu),溫度和壓(ya)力升高都(dou)能提高應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)(gan)性(xing)。25℃時(shi),應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)(gan)性(xing)指(zhi)(zhi)數很小;150℃時(shi),隨著(zhu)介(jie)質壓(ya)力的增大應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)(gan)性(xing)略有升高。260℃時(shi),介(jie)質壓(ya)力的變化對(dui)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)(gan)性(xing)的影響(xiang)明顯增大。


圖 4.jpg


 3. 腐(fu)蝕形貌與斷口分析


  拉(la)斷后(hou)的(de)試樣如圖2-5所示。宏觀(guan)觀(guan)察發現:0~3號(hao)試樣拉(la)斷后(hou),試樣表面(mian)(mian)(mian)光(guang)澤(ze),與(yu)實驗之前的(de)表面(mian)(mian)(mian)比較(jiao),基(ji)本(ben)相同,觀(guan)察不到被腐(fu)蝕(shi)的(de)痕跡(ji),如圖2-5(a)~(d)所示;4號(hao)、5號(hao)試樣,試驗后(hou)表面(mian)(mian)(mian)呈(cheng)棕色,氧化嚴重,5號(hao)試樣表面(mian)(mian)(mian)還附著(zhu)有腐(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu)。


圖 5.1.jpg  圖 5.2.jpg



   采(cai)用(yong)掃描電(dian)鏡(SEM)對試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)附(fu)(fu)近(jin)圓柱面(mian)(mian)(mian)腐蝕(shi)形貌進行觀察。1~3號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表面(mian)(mian)(mian)比(bi)(bi)較(jiao)光滑,保持原(yuan)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)金屬色,頸(jing)縮(suo)比(bi)(bi)較(jiao)嚴(yan)重(zhong),如圖2-6(a)、(c)、(e)所(suo)示(shi)。4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表面(mian)(mian)(mian)呈(cheng)棕(zong)色,氧化(hua)(hua)嚴(yan)重(zhong),斷(duan)(duan)口(kou)(kou)頸(jing)縮(suo)很小,如圖2-6(g)、(i)所(suo)示(shi)。在1號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)附(fu)(fu)近(jin)觀察到少量的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)坑(keng)[圖2-6(b)],而2號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)側面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)坑(keng)數量明(ming)(ming)顯增加[圖2-6(d)]。3號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)附(fu)(fu)近(jin)存在大量的(de)(de)(de)(de)小裂(lie)紋(wen),并且(qie)裂(lie)紋(wen)走向基本與拉伸方向垂(chui)直(zhi)[圖2-6(f)].4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)附(fu)(fu)近(jin)表面(mian)(mian)(mian)因(yin)被氧化(hua)(hua)而存在大量的(de)(de)(de)(de)凹坑(keng)和突(tu)起,與4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)比(bi)(bi)較(jiao),5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)尺寸(cun)明(ming)(ming)顯增加。與1號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、2號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)和3號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)相比(bi)(bi),4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)在拉伸過程中表現出明(ming)(ming)顯的(de)(de)(de)(de)脆性(xing)斷(duan)(duan)裂(lie)特(te)征,這說(shuo)明(ming)(ming)溫(wen)度對應力腐蝕(shi)有(you)(you)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)影響。


圖 6.jpg 圖 6.1.jpg 圖 6.2.jpg



  25℃、1MPa環(huan)境下的斷(duan)口形貌(mao)如圖2-7所(suo)示。1號試樣(yang)(yang)斷(duan)口為半杯(bei)狀形貌(mao),分(fen)為剪切唇區(qu)(qu)、放射區(qu)(qu)和纖(xian)(xian)維區(qu)(qu),纖(xian)(xian)維區(qu)(qu)中韌窩較多且體積大,試樣(yang)(yang)以韌性(xing)斷(duan)裂為主,未發現二(er)次(ci)裂紋,說明(ming)在此(ci)環(huan)境中S32168不銹鋼的應力(li)腐蝕敏感(gan)性(xing)較低。


圖 7.jpg


  150℃、1.6MPa環境下(xia)(xia)的斷口(kou)(kou)形貌如(ru)圖2-8所(suo)示。試樣2斷口(kou)(kou)也包含(han)三個區,纖(xian)維區面積大,韌窩(wo)多,過渡區有少量臺(tai)階,該(gai)環境下(xia)(xia)仍以韌性(xing)斷裂為主(zhu),但出(chu)現應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)斷裂的特征,說明在此環境下(xia)(xia)試樣的應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)敏感(gan)性(xing)升高(gao)。


圖 8.jpg


 150℃、11MPa環境下的斷(duan)(duan)口形(xing)貌(mao)如圖(tu)2-9所(suo)示。與2號(hao)試樣(yang)比(bi)較(jiao),3號(hao)試樣(yang)斷(duan)(duan)口中剪切唇(chun)區的面積減小,在靠近斷(duan)(duan)口邊緣部位(wei)出現(xian)準解理斷(duan)(duan)裂形(xing)貌(mao),此(ci)時,應力(li)腐蝕敏(min)感性隨操作壓力(li)的升(sheng)高(gao)略有升(sheng)高(gao)。


圖 9.jpg


  260℃、4.6MPa環境(jing)下(xia)的(de)斷(duan)(duan)口(kou)(kou)形(xing)貌如圖2-10所示(shi)。4號試樣斷(duan)(duan)口(kou)(kou)較平整(zheng),剪(jian)切唇(chun)區面積很小,韌窩少(shao)且體積小,斷(duan)(duan)口(kou)(kou)外緣呈(cheng)現出(chu)扇形(xing)形(xing)貌,并存在一定量的(de)腐(fu)蝕產(chan)物(wu)。整(zheng)個斷(duan)(duan)口(kou)(kou)表現出(chu)準解理斷(duan)(duan)裂(lie)的(de)特點,應力腐(fu)蝕敏感性明顯增強。


圖 10.jpg


  260℃、11MPa環境下(xia)的(de)斷(duan)口(kou)(kou)形貌如圖(tu)2-11所(suo)示。與4號試樣比較(jiao),5號樣的(de)斷(duan)口(kou)(kou)不平整,仍表現為脆性(xing)斷(duan)裂(lie)(lie),斷(duan)口(kou)(kou)邊緣存在準解理斷(duan)裂(lie)(lie)區(qu),并(bing)且含有(you)量的(de)二次(ci)裂(lie)(lie)紋,在此環境下(xia),S32168鋼應(ying)力(li)腐(fu)蝕敏感性(xing)更高(gao)。


圖 11.jpg


  根據上述(shu)拉伸試(shi)驗數據、斷(duan)口和(he)(he)表面(mian)微觀形(xing)貌(mao)分析,可以確(que)定在1~11MPa壓(ya)力范(fan)圍和(he)(he)25~150℃溫度范(fan)圍內,介質(zhi)(zhi)壓(ya)力對應力腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性影響(xiang)較(jiao)小;在260℃時,介質(zhi)(zhi)壓(ya)力對應力腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性影響(xiang)較(jiao)大(da)。當應力腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性增(zeng)(zeng)加(jia)時,試(shi)樣表面(mian)的點蝕(shi)(shi)數量增(zeng)(zeng)多(duo),裂(lie)紋萌生(sheng)于點蝕(shi)(shi)坑的現象越來(lai)越明顯。分析認為(wei),在相(xiang)同的應變速(su)率(lv)下(xia),當溫度和(he)(he)壓(ya)力升(sheng)高時,金(jin)屬溶解速(su)率(lv)增(zeng)(zeng)加(jia),促進了(le)裂(lie)紋的萌生(sheng)和(he)(he)擴展(zhan)。



四、溫(wen)度和工作壓力對應(ying)力腐蝕(shi)開裂影響(xiang)機(ji)理


   通過(guo)上文對試(shi)樣微觀斷口(kou)的(de)分(fen)析(xi)得(de)出,隨溫度的(de)升高,S32168不銹(xiu)鋼應力(li)腐(fu)蝕(shi)敏感性(xing)(xing)增加。已有研究表明,S32168不銹(xiu)鋼在酸性(xing)(xing)氯離子(zi)溶液中的(de)應力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)也是由陽極(ji)溶解引起(qi)的(de),而(er)且(qie)應力(li)腐(fu)蝕(shi)裂(lie)紋往(wang)往(wang)起(qi)源于(yu)點蝕(shi)。不銹(xiu)鋼材料在室溫下形(xing)成的(de)氧化(hua)膜很薄且(qie)具有很強的(de)保護(hu)性(xing)(xing),但在溫度升高時氧化(hua)膜保護(hu)性(xing)(xing)降低。


   工作壓(ya)力(li)在(zai)試樣表面產生的(de)是壓(ya)應力(li),垂直作用于拉伸方(fang)向(xiang)。321不銹鋼在(zai)酸性氯(lv)離(li)子溶液(ye)中的(de)應力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂也是由(you)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)引(yin)起(qi)的(de)。由(you)于應力(li)狀態對(dui)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位的(de)影響并不大,壓(ya)應力(li)作用下(xia)應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)電(dian)化(hua)學(xue)條件仍然(ran)具備,則壓(ya)應力(li)同(tong)樣能引(yin)起(qi)滑移。金屬發生塑性變形時陽極(ji)電(dian)流(liu)的(de)動力(li)學(xue)方(fang)程如下(xia):


   由(you)于工作壓力(li)的(de)(de)(de)存在(zai),使試樣(yang)表面(mian)位錯(cuo)增加,增大(da)(da)(da)了(le)表面(mian)局(ju)部塑性(xing)變(bian)形(xing)和金(jin)屬中的(de)(de)(de)剩余(yu)壓力(li),進而(er)引起局(ju)部陽極(ji)電流(liu)的(de)(de)(de)增大(da)(da)(da)。陽極(ji)電流(liu)的(de)(de)(de)增大(da)(da)(da),加快(kuai)了(le)局(ju)部腐蝕速(su)率(lv)(lv),促進了(le)點蝕坑(keng)的(de)(de)(de)快(kuai)速(su)形(xing)成。同時(shi),工作壓力(li)增大(da)(da)(da)時(shi),增加了(le)點蝕坑(keng)處的(de)(de)(de)應力(li)集中,促使更多(duo)的(de)(de)(de)點蝕坑(keng)向裂紋(wen)(wen)發(fa)展,并使裂紋(wen)(wen)擴展速(su)率(lv)(lv)加快(kuai)。根據裂紋(wen)(wen)擴展速(su)率(lv)(lv)與溫度的(de)(de)(de)倒數的(de)(de)(de)負(fu)數呈自然指數關(guan)系可(ke)知,裂紋(wen)(wen)擴展速(su)率(lv)(lv)隨著溫度的(de)(de)(de)升高(gao)而(er)增加。



五、總結


  浙江至德鋼業(ye)有限(xian)公司通過慢(man)應變速率試(shi)驗(yan)方法研究了氯離子環境下溫(wen)度(du)和(he)操(cao)(cao)作壓力對應力腐(fu)蝕(shi)的影響。分別(bie)分析了不同(tong)試(shi)驗(yan)參數(shu)下拉伸曲線的變化、腐(fu)蝕(shi)試(shi)樣(yang)的宏觀形(xing)貌和(he)微觀形(xing)貌,結果表明(ming),隨著操(cao)(cao)作壓力和(he)溫(wen)度(du)的升高,應力腐(fu)蝕(shi)敏感性增強;溫(wen)度(du)對應力腐(fu)蝕(shi)敏感性的影響更大。