影響香蕉視頻app連接:不銹鋼材料應(ying)力(li)腐(fu)蝕的因素眾(zhong)多,在(zai)過去(qu)幾十年(nian)里,研(yan)究人員采(cai)用(yong)不同的試(shi)(shi)驗方法對力(li)學因素、環境因素、材料因素等(deng)已(yi)經做了(le)大量的研(yan)究,并(bing)取(qu)得(de)了(le)非常有價值(zhi)的成果(guo)。為了(le)研(yan)究各(ge)影響因素的影響程(cheng)度,人們采(cai)用(yong)灰色關聯理論、耶茨算法以(yi)及正交試(shi)(shi)驗設計(ji)等(deng)方法對各(ge)因素的顯著性進行分析(xi)。但是,現實中多起(qi)因香蕉視頻app連接:奧氏體不銹鋼應力腐蝕引起的事故顯示,環境壓力對奧氏體不銹(xiu)鋼香蕉視頻app連接:應力腐蝕產(chan)生較(jiao)大(da)影響(xiang)(xiang)(xiang),而前人(ren)的(de)研究很(hen)少涉及,故筆者針對上(shang)述因(yin)素對奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼應(ying)力腐蝕(shi)的(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)展開研究,探尋上(shang)述因(yin)素對奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼應(ying)力腐蝕(shi)的(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)規律,為防止(zhi)類似事故的(de)發(fa)生提供試驗和理(li)論(lun)基礎。
一、應(ying)力腐蝕試驗(yan)方法(fa)
研(yan)(yan)(yan)究應力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)有多種,根據(ju)所(suo)研(yan)(yan)(yan)究材(cai)(cai)料、環境(jing)、應力(li)狀(zhuang)態(tai)及研(yan)(yan)(yan)究目的(de)(de)(de)選擇適當的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)至關(guan)重要(yao)。按照加載方(fang)式不同,應力(li)腐(fu)(fu)蝕試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)可分為恒變形法(fa)(fa)、恒載荷法(fa)(fa)和(he)慢(man)應變速(su)率拉伸法(fa)(fa),采用(yong)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)一般分為三類(lei):光(guang)滑(hua)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)、帶(dai)缺(que)(que)口試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)和(he)預(yu)制裂(lie)紋試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)。光(guang)滑(hua)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)主要(yao)用(yong)來研(yan)(yan)(yan)究應力(li)腐(fu)(fu)蝕破(po)裂(lie)的(de)(de)(de)敏感(gan)性;帶(dai)缺(que)(que)口試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)是(shi)模(mo)擬金屬材(cai)(cai)料中的(de)(de)(de)宏(hong)觀裂(lie)紋以研(yan)(yan)(yan)究材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕敏感(gan)性;預(yu)制裂(lie)紋試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)是(shi)預(yu)先在(zai)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)上加工出缺(que)(que)口并經(jing)疲勞處理(li)產生裂(lie)紋,常用(yong)來測量(liang)應力(li)腐(fu)(fu)蝕臨(lin)界應力(li)強(qiang)度因(yin)子及裂(lie)紋擴展速(su)率。常用(yong)的(de)(de)(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)如下:
1. 恒變形法
恒(heng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)法(fa)(fa)(fa)是通過拉伸或彎(wan)(wan)曲(qu)使試樣變(bian)(bian)形(xing)(xing)而(er)產(chan)生拉應(ying)(ying)力,利用具有足夠剛性的(de)框(kuang)架維(wei)持這(zhe)種變(bian)(bian)形(xing)(xing)或者直接采用加(jia)力框(kuang)架,保證試樣變(bian)(bian)形(xing)(xing)恒(heng)定的(de)應(ying)(ying)力腐蝕試驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)。這(zhe)種加(jia)載(zai)方式往(wang)往(wang)用于模(mo)擬工程構(gou)件中的(de)加(jia)工制造應(ying)(ying)力狀態。恒(heng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)法(fa)(fa)(fa)又可分為彎(wan)(wan)梁法(fa)(fa)(fa)、C形(xing)(xing)環法(fa)(fa)(fa)、U形(xing)(xing)彎(wan)(wan)曲(qu)法(fa)(fa)(fa)和音叉型法(fa)(fa)(fa)。
恒變形(xing)試(shi)(shi)驗法(fa)的(de)優點是(shi):裝置簡單(dan)、試(shi)(shi)樣(yang)(yang)緊湊、操作方(fang)便、可以(yi)定性地獲得材料應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)敏感性。缺點是(shi):不能準確測定應(ying)力(li)值;試(shi)(shi)驗過(guo)程中,伴隨裂(lie)紋發展,往(wang)往(wang)會(hui)出現某種弛豫作用(yong),從而導(dao)致試(shi)(shi)樣(yang)(yang)承受的(de)應(ying)力(li)下(xia)降,使(shi)得裂(lie)紋的(de)發展減緩或停止,顯著影(ying)響試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)斷裂(lie)時間,甚(shen)至(zhi)可能觀察不到試(shi)(shi)樣(yang)(yang)斷裂(lie)。
2. 恒載荷法(fa)
恒(heng)載(zai)(zai)荷(he)法是(shi)利用砝碼、力(li)矩、彈簧(huang)等(deng)對試(shi)樣(yang)施加一(yi)定載(zai)(zai)荷(he)以實(shi)現(xian)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)試(shi)驗,這(zhe)種加載(zai)(zai)方(fang)式往(wang)(wang)往(wang)(wang)用于(yu)模(mo)擬工(gong)(gong)程構件(jian)可能受(shou)到的工(gong)(gong)作應(ying)力(li)或加工(gong)(gong)應(ying)力(li)。恒(heng)載(zai)(zai)荷(he)法雖然載(zai)(zai)荷(he)是(shi)恒(heng)定的,但試(shi)樣(yang)在暴露過程中由于(yu)腐蝕(shi)(shi)和產生裂(lie)(lie)紋使(shi)其(qi)截面積(ji)不斷減小,從(cong)而使(shi)斷裂(lie)(lie)面上的有(you)效應(ying)力(li)不斷增大。
目(mu)前(qian),應(ying)(ying)力(li)環測(ce)(ce)試系(xi)統是最(zui)常見的(de)(de)(de)恒(heng)載(zai)(zai)荷試驗設備,操作簡單(dan),精度相(xiang)對較高(gao)(gao)。美國(guo)CORTEST 公司生產(chan)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)環測(ce)(ce)試系(xi)統的(de)(de)(de)測(ce)(ce)試單(dan)元的(de)(de)(de)載(zai)(zai)荷范圍最(zui)高(gao)(gao)可達1700MPa,這種(zhong)測(ce)(ce)試單(dan)元可以(yi)與標準耐(nai)熱玻璃(li)容(rong)器、高(gao)(gao)溫(wen)容(rong)器或能承受(shou)13.6MPa、溫(wen)度200℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓容(rong)器配套使用。每一個單(dan)獨標定的(de)(de)(de)CORTEST應(ying)(ying)力(li)環都相(xiang)應(ying)(ying)帶有(you)一張轉換表,用于準確確定試樣的(de)(de)(de)載(zai)(zai)荷,如圖2-1所示(shi)。應(ying)(ying)力(li)環為試樣提供持(chi)久不(bu)變的(de)(de)(de)單(dan)向拉伸載(zai)(zai)荷。應(ying)(ying)力(li)環的(de)(de)(de)撓度由千分表測(ce)(ce)定,并可與刻(ke)度盤(pan)上的(de)(de)(de)指示(shi)相(xiang)核對。
3. 慢(man)應變速率(lv)拉(la)伸法(fa)
慢(man)應變(bian)速(su)率試(shi)驗(slow strain rate testing,SSRT),是在一定(ding)環(huan)境中將拉伸(shen)試(shi)件放人特制的(de)慢(man)應變(bian)速(su)率試(shi)驗機(ji)中,以恒定(ding)不變(bian)的(de)相當緩慢(man)的(de)應變(bian)速(su)度通過試(shi)驗機(ji)把載荷施加(jia)到試(shi)件,直(zhi)至拉斷。由于(yu)它(ta)具有可(ke)大(da)大(da)縮(suo)短應力(li)腐蝕試(shi)驗周期(qi),并且可(ke)以采(cai)用(yong)光滑小試(shi)樣等一系列優點,因(yin)而被廣泛應用(yong)于(yu)應力(li)腐蝕研究(jiu),特別是用(yong)于(yu)研究(jiu)各種環(huan)境因(yin)素對應力(li)腐蝕的(de)影響(xiang)。
慢應(ying)變速率(lv)試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)通常與在不發生應(ying)力(li)腐蝕的惰性介(jie)質(如(ru)油(you)或空氣)中的試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)進行比較(jiao),以(yi)兩者在相(xiang)同溫度(du)和應(ying)變速率(lv)下的試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)的相(xiang)對值表征應(ying)力(li)腐蝕的敏(min)感(gan)性。主要(yao)有以(yi)下幾個評定指標:
a. 塑性(xing)損(sun)失(shi)
以延伸率(lv)δ和(he)斷面收縮率(lv)Z作為參(can)數(shu),計算得到應力腐蝕敏感(gan)性(xing)指數(shu)F(δ)和(he)F(Z),其值(zhi)越大,表示應力腐蝕敏感(gan)性(xing)越強。
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. 最大載荷(he)
試(shi)樣在拉伸過(guo)程中載荷(he)達到的最大值。對脆性(xing)材(cai)料,往(wang)(wang)往(wang)(wang)用(yong)這個指標(biao)來衡量,特別是當(dang)應(ying)力(li)還在彈性(xing)范圍內(nei)試(shi)樣就已滯后斷裂(lie)時,用(yong)最大載荷(he)作為判據就更(geng)合理。由最大載荷(he)表(biao)征(zheng)的應(ying)力(li)腐蝕(shi)敏感(gan)性(xing)指數為:
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:
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(nei)積功
應力(li)(li)-應變(bian)曲線圖中(zhong),曲線與橫軸圍(wei)成(cheng)的(de)面(mian)積(ji)為試(shi)樣斷裂(lie)時(shi)的(de)內積(ji)功。惰性介質和(he)腐(fu)蝕介質試(shi)驗(yan)中(zhong)內積(ji)功差別(bie)越大(da),應力(li)(li)腐(fu)蝕敏感(gan)性也越大(da)。應力(li)(li)腐(fu)蝕敏感(gan)性指數F(A)定義為:
式中,A0、A分別為試樣(yang)在惰性介(jie)質和腐蝕介(jie)質中的內(nei)積功。
e. 斷裂應力σe
在(zai)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質中和(he)惰性(xing)介(jie)質中的斷裂應(ying)力比值(zhi)愈小,應(ying)力腐(fu)蝕(shi)敏感性(xing)就愈大。
f. 斷口(kou)形貌(mao)
對大多數壓力容器(qi)鋼材,在惰性(xing)(xing)介質中斷(duan)(duan)裂后(hou)將(jiang)獲(huo)(huo)得(de)韌窩(wo)性(xing)(xing)斷(duan)(duan)口,而在腐蝕(shi)介質中,拉斷(duan)(duan)后(hou)往往獲(huo)(huo)得(de)脆性(xing)(xing)斷(duan)(duan)口。其中脆性(xing)(xing)斷(duan)(duan)口比(bi)例(li)愈(yu)高,則應力腐蝕(shi)愈(yu)敏感。如(ru)介質中拉斷(duan)(duan)后(hou)斷(duan)(duan)面存在二次裂紋,也(ye)可以用二次裂紋的長度和(he)數量來衡量應力腐蝕(shi)的敏感性(xing)(xing)。
二、試驗設計(ji)
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、試驗結(jie)果(guo)
1. 腐蝕拉伸曲(qu)線
圖2-3(a)~(e)是試(shi)樣在不同溫度和操作壓(ya)力的腐蝕拉伸(shen)曲(qu)線,為便于分析,將5條曲(qu)線繪制(zhi)在同一圖中,如(ru)圖2-3(f)所示(shi)。
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(fu)蝕敏(min)感性分析
以塑(su)性(xing)損失中(zhong)的(de)斷(duan)面收縮率表(biao)示的(de)應(ying)力(li)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)指數(shu)F(Z)表(biao)示試樣在不同環境(jing)下的(de)應(ying)力(li)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing),將每種環境(jing)下的(de)試驗結果求(qiu)平均(jun)值,如表(biao)2-3所示,可(ke)知不同溫度條件下介質壓力(li)對(dui)應(ying)力(li)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)的(de)影響。
圖2-4描述了不同環境中應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)指數的(de)變化情況,從(cong)圖中可以看出,溫度和壓力(li)(li)(li)升高都能提高應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)。25℃時,應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)指數很(hen)小;150℃時,隨著介質(zhi)壓力(li)(li)(li)的(de)增(zeng)大應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)略有(you)升高。260℃時,介質(zhi)壓力(li)(li)(li)的(de)變化對應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)的(de)影響明顯增(zeng)大。
3. 腐(fu)蝕形貌與斷(duan)口分析(xi)
拉(la)(la)斷后的(de)(de)試(shi)樣(yang)如圖2-5所(suo)示。宏(hong)觀(guan)(guan)觀(guan)(guan)察(cha)發(fa)現:0~3號(hao)(hao)(hao)試(shi)樣(yang)拉(la)(la)斷后,試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面(mian)光澤,與實(shi)驗之(zhi)前的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)比(bi)較,基本相(xiang)同(tong),觀(guan)(guan)察(cha)不到(dao)被腐蝕的(de)(de)痕跡,如圖2-5(a)~(d)所(suo)示;4號(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)試(shi)樣(yang),試(shi)驗后表(biao)(biao)面(mian)呈(cheng)棕色,氧化嚴重(zhong),5號(hao)(hao)(hao)試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面(mian)還(huan)附(fu)著(zhu)有腐蝕產物。
采用掃描電鏡(jing)(SEM)對試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)斷口(kou)附近(jin)圓柱面(mian)腐(fu)蝕形貌進行觀察。1~3號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面(mian)比較光滑,保持原(yuan)有(you)的金屬色,頸縮比較嚴(yan)重,如(ru)圖2-6(a)、(c)、(e)所示(shi)。4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面(mian)呈棕色,氧(yang)化(hua)嚴(yan)重,斷口(kou)頸縮很小,如(ru)圖2-6(g)、(i)所示(shi)。在1號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)斷口(kou)附近(jin)觀察到少量(liang)的點蝕坑(keng)[圖2-6(b)],而2號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)側面(mian)的點蝕坑(keng)數(shu)量(liang)明(ming)顯增加(jia)[圖2-6(d)]。3號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)斷口(kou)附近(jin)存(cun)在大(da)量(liang)的小裂(lie)紋(wen),并(bing)且裂(lie)紋(wen)走向基本與(yu)拉伸方向垂直(zhi)[圖2-6(f)].4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)斷口(kou)附近(jin)表(biao)面(mian)因被氧(yang)化(hua)而存(cun)在大(da)量(liang)的凹坑(keng)和突(tu)起,與(yu)4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)比較,5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面(mian)的裂(lie)紋(wen)尺(chi)寸(cun)明(ming)顯增加(jia)。與(yu)1號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、2號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)和3號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)相比,4號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)、5號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)在拉伸過(guo)程中(zhong)表(biao)現出明(ming)顯的脆(cui)性斷裂(lie)特征,這說明(ming)溫(wen)度(du)對應力腐(fu)蝕有(you)重要的影響。
25℃、1MPa環境下的(de)斷(duan)(duan)口形貌如圖2-7所示。1號試(shi)樣斷(duan)(duan)口為半杯(bei)狀形貌,分(fen)為剪切唇區、放射區和纖維(wei)區,纖維(wei)區中韌窩較(jiao)多且(qie)體(ti)積大(da),試(shi)樣以韌性斷(duan)(duan)裂(lie)為主,未發現二次(ci)裂(lie)紋(wen),說明(ming)在此環境中S32168不銹鋼的(de)應力腐(fu)蝕敏感性較(jiao)低。
150℃、1.6MPa環(huan)境(jing)下(xia)的(de)斷口形貌如(ru)圖2-8所示。試樣2斷口也包含三個區,纖維區面積大,韌(ren)窩(wo)多,過渡區有(you)少量(liang)臺階,該環(huan)境(jing)下(xia)仍以韌(ren)性斷裂(lie)為主,但出現應(ying)力腐蝕斷裂(lie)的(de)特征,說(shuo)明在(zai)此環(huan)境(jing)下(xia)試樣的(de)應(ying)力腐蝕敏感性升(sheng)高。
150℃、11MPa環境(jing)下的(de)斷口(kou)形(xing)貌(mao)如圖2-9所(suo)示。與2號(hao)試樣(yang)比較,3號(hao)試樣(yang)斷口(kou)中(zhong)剪(jian)切唇區的(de)面積減小,在靠近斷口(kou)邊緣部位出現準解(jie)理斷裂形(xing)貌(mao),此時,應力腐(fu)蝕敏(min)感性隨操作壓(ya)力的(de)升高略(lve)有升高。
260℃、4.6MPa環境下的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)口形貌(mao)如圖(tu)2-10所示。4號試樣(yang)斷(duan)(duan)口較平整,剪切唇區面(mian)積很(hen)小(xiao),韌窩少(shao)且體積小(xiao),斷(duan)(duan)口外緣呈現(xian)出(chu)扇形形貌(mao),并存在一(yi)定量的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物。整個斷(duan)(duan)口表(biao)現(xian)出(chu)準(zhun)解理斷(duan)(duan)裂的(de)(de)(de)特點,應力腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感性明顯增強。
260℃、11MPa環境(jing)下的斷(duan)口形貌如(ru)圖2-11所示。與4號試樣比較,5號樣的斷(duan)口不平整(zheng),仍表(biao)現(xian)為脆性斷(duan)裂,斷(duan)口邊緣存在準解理(li)斷(duan)裂區,并且含(han)有量的二次(ci)裂紋,在此環境(jing)下,S32168鋼應力腐蝕(shi)敏感性更(geng)高。
根據上述拉(la)伸試驗(yan)數據、斷口(kou)和(he)表面(mian)微觀(guan)形貌分(fen)析,可以確(que)定(ding)在1~11MPa壓力(li)(li)(li)范圍和(he)25~150℃溫度(du)范圍內,介(jie)(jie)質壓力(li)(li)(li)對應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕敏感性(xing)影(ying)響較小;在260℃時(shi),介(jie)(jie)質壓力(li)(li)(li)對應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕敏感性(xing)影(ying)響較大。當應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕敏感性(xing)增加(jia)時(shi),試樣表面(mian)的點蝕數量(liang)增多,裂紋萌(meng)生于點蝕坑的現象越來越明顯。分(fen)析認(ren)為,在相同的應(ying)變速(su)率下,當溫度(du)和(he)壓力(li)(li)(li)升高時(shi),金屬溶解速(su)率增加(jia),促(cu)進了(le)裂紋的萌(meng)生和(he)擴(kuo)展(zhan)。
四(si)、溫度和工作壓力對(dui)應力腐蝕(shi)開裂影響機理(li)
通過(guo)上文對試樣微(wei)觀斷口的分析得出,隨溫(wen)度的升高,S32168不銹(xiu)鋼(gang)應(ying)(ying)力腐蝕(shi)敏(min)感性(xing)增加。已有(you)研究表明,S32168不銹(xiu)鋼(gang)在酸性(xing)氯離子溶液中的應(ying)(ying)力腐蝕(shi)開(kai)裂也是由陽極溶解引(yin)起的,而(er)且應(ying)(ying)力腐蝕(shi)裂紋往(wang)往(wang)起源于點(dian)蝕(shi)。不銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料在室(shi)溫(wen)下(xia)形成的氧化膜很薄且具(ju)有(you)很強(qiang)的保護性(xing),但在溫(wen)度升高時(shi)氧化膜保護性(xing)降低。
工作(zuo)壓力(li)(li)(li)在試(shi)樣表面(mian)產生(sheng)的(de)(de)(de)是壓應(ying)力(li)(li)(li),垂直作(zuo)用于拉伸方(fang)向。321不銹鋼在酸性氯離子溶液(ye)中的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕開裂(lie)也是由電化(hua)學腐(fu)(fu)蝕引起的(de)(de)(de)。由于應(ying)力(li)(li)(li)狀態對腐(fu)(fu)蝕電位的(de)(de)(de)影響并不大,壓應(ying)力(li)(li)(li)作(zuo)用下應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)電化(hua)學條件仍然具備,則(ze)壓應(ying)力(li)(li)(li)同樣能引起滑(hua)移。金屬發生(sheng)塑性變(bian)形(xing)時陽極電流的(de)(de)(de)動(dong)力(li)(li)(li)學方(fang)程如下:
由于工(gong)(gong)作壓力(li)的(de)(de)(de)存在,使(shi)試樣表(biao)面位錯增加,增大了(le)表(biao)面局部塑性變形和金屬中的(de)(de)(de)剩余壓力(li),進(jin)(jin)而引起(qi)局部陽極(ji)電(dian)流的(de)(de)(de)增大。陽極(ji)電(dian)流的(de)(de)(de)增大,加快(kuai)了(le)局部腐蝕(shi)速(su)率,促進(jin)(jin)了(le)點(dian)蝕(shi)坑(keng)的(de)(de)(de)快(kuai)速(su)形成。同時,工(gong)(gong)作壓力(li)增大時,增加了(le)點(dian)蝕(shi)坑(keng)處的(de)(de)(de)應力(li)集(ji)中,促使(shi)更多的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)坑(keng)向(xiang)裂紋(wen)(wen)發展(zhan),并使(shi)裂紋(wen)(wen)擴(kuo)展(zhan)速(su)率加快(kuai)。根(gen)據裂紋(wen)(wen)擴(kuo)展(zhan)速(su)率與(yu)溫(wen)度的(de)(de)(de)倒數的(de)(de)(de)負數呈自然指數關(guan)系可知,裂紋(wen)(wen)擴(kuo)展(zhan)速(su)率隨著溫(wen)度的(de)(de)(de)升高而增加。
五、總結
浙江至德(de)鋼業有(you)限公司(si)通過慢應(ying)(ying)(ying)變速率試(shi)驗方(fang)法研究了(le)氯離子(zi)環境下溫度(du)和(he)操作壓力(li)對(dui)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕的影響。分(fen)別分(fen)析了(le)不同試(shi)驗參(can)數下拉伸曲線的變化、腐(fu)蝕試(shi)樣的宏觀(guan)形(xing)貌和(he)微觀(guan)形(xing)貌,結果表明,隨著操作壓力(li)和(he)溫度(du)的升高,應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕敏感性增(zeng)強;溫度(du)對(dui)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕敏感性的影響更大。