自然海水環(huán)境中材料的應(yīng)力腐蝕試驗技術(shù)及材料性能的研究.pdf

1、本研究選取海洋平臺常用鋼E40鋼，E550鋼以及常用奧氏體不銹鋼316L不銹鋼作為研究材料，在其他條件不變的情況下，研究自然海水環(huán)境中不同應(yīng)力對材料應(yīng)力腐蝕的影響，并通過電化學(xué)噪聲方法監(jiān)測E40鋼，E550鋼應(yīng)力腐蝕的發(fā)生情況并進行了電位噪聲及電流噪聲測試。
　　研究第一部分采用四點彎曲以及慢應(yīng)變拉伸速率的實驗方法研究三種材料分別在0MPa、1倍屈服和最大屈服極限這3個應(yīng)力下的應(yīng)力腐蝕情況，實驗周期為一個月。用電化學(xué)阻抗以及線性極

2、化方法評價了材料在不同應(yīng)力下的腐蝕性能特點。通過慢應(yīng)變拉伸速率的方法對比了腐蝕前后材料性能的變化，結(jié)果表明:
　　(1)E40鋼在0MPa下的容抗弧直徑遠大于460MPa和540MPa下的容抗弧直徑，說明在0MPa下，E40鋼電極表面的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt值較大。隨著應(yīng)力的增大，電極表面電荷轉(zhuǎn)移速度逐漸增大，Rt值下降。E550鋼在550MPa下的容抗弧直徑是最大的，其Rt值較大。316L不銹鋼阻抗譜在不同加載應(yīng)力下具有一致的特點，都

3、是一個單一的容抗弧，容抗弧的直徑隨著應(yīng)力的增大而減小，表明了其電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt隨著應(yīng)力的增大而減小。
　　(2)0MPa下的E40鋼的極化電阻Rp值最大，隨著應(yīng)力的增大，E40鋼的Rp值逐漸減小，E500鋼在550MPa下的Rp值最大，656MPa應(yīng)力下的Rp值最小。三個應(yīng)力條件下，316L不銹鋼Rp的整體變化趨勢是相同，即隨著實驗的進行Rp值先是迅速減小，然后又緩慢升高，隨后Rp的變化變得平緩，幾乎不再變化。
　　(3)E

4、40鋼和316L不銹鋼最大抗拉強度和斷裂應(yīng)變是隨著應(yīng)力的增大而減小，表明，E40鋼和316L不銹鋼的SCC敏感性隨著應(yīng)力的增大而增大;E550鋼最大抗拉強度隨著應(yīng)力的增大而減小，斷裂應(yīng)變隨著應(yīng)力的增大，先減小后增大。
　　(4)掃描電鏡的斷裂形貌分析表明，E40鋼的斷裂從宏觀上屬于脆性斷裂，微觀上屬于準解理斷裂，應(yīng)力改變對E40鋼的斷裂形貌沒有太大的影響;E550鋼的斷裂宏觀上屬于脆性斷裂，在微觀上，0MPa下屬于韌窩斷裂，550

5、MPa和656MPa下屬于解理斷裂;316L不銹鋼的SCC敏感性會隨著應(yīng)力的增加而增大，其斷裂類型在宏觀上屬于脆性斷裂，在微觀上屬于韌窩斷裂。
　　研究第二部分設(shè)計電解池，采用電化學(xué)噪聲的方法監(jiān)測E40鋼和E550鋼兩種材料的應(yīng)力腐蝕發(fā)生情況，實驗結(jié)果表明通過電化學(xué)噪聲的方法可以監(jiān)測材料應(yīng)力腐蝕的發(fā)生狀況，通過對電流噪聲和電位噪聲的時域譜以及頻域譜的分析，根據(jù)PSD曲線擬合，低頻噪聲水平以及高頻噪聲的出現(xiàn)，可以清楚地推算出應(yīng)力腐蝕