交流杂散电流对Q235钢氢渗透行为及力学性能的影响

发布时间：2020-05-17 05:26

【摘要】：我国变电站主要以交流变电站为主,变电站接地网长期遭受交流杂散电流的腐蚀,由于交流杂散电流腐蚀远小于直流杂散电流腐蚀,这使得交流杂散电流腐蚀研究较少。然而随着输送电压等级的升高,交流变电站接地网发生腐蚀断裂,并且至今没有得到合理解释,国家电网特设了接地网腐蚀防护的攻关课题,本文是这一攻关课题的一部分。以接地网材料Q235钢为研究对象,利用强化介质法、失重法、电化学氢渗透法、静拉伸试验以及形貌分析法,以交流杂散电流腐蚀阴极析氢现象为重点,研究了不同交流电密度、频率以及不同酸性土壤模拟溶液pH下,Q235钢的腐蚀与氢渗透规律。研究结果表明:(1)当外加交流电密度从20mA/cm2增大到10OmA/cm2时,Q235钢可扩散氢浓度从4.74ppm增大到7.01ppm,腐蚀速率与电流密度成v=0.00307+1.865E-4i的线性关系。Q235钢力学性能出现了大幅度下降,断口表面韧窝形貌逐渐消失并出现大尺寸氢致裂纹,脆化程度增加,出现脆性断裂趋势。(2)交流电频率会对Q235钢氢渗透行为产生影响。当交流电密度不变时,频率从50Hz增大到1000Hz,Q235钢可扩散氢浓度减小,腐蚀速率减小;Q235钢抗拉强度与应变均出现回升,断口形貌出现韧性化倾向,脆化程度减弱。交流电密度对Q235钢氢脆腐蚀影响要远大于频率影响。(3)交流电密度为20mA/cm2 下,酸性土壤模拟溶液pH从3增大到6,Q235钢腐蚀速率减小,腐蚀过程从析氢腐蚀转变为吸氧腐蚀,Q235钢阴极析氢量降低,可扩散氢浓度从5.49ppm减小到3.05ppm,Q235钢力学性能出现回升,抗拉强度从344.65MPa增大到363.97MPa,断口韧窝尺寸明显减小,数量增多,Q235钢脆化程度减弱。(4)当交流腐蚀氢渗透时间从2h增加到15h,Q235钢腐蚀量增大,反应产生的氢原子会不断进入缺陷,增大火材料的吸氢量,导致脆化程度增加。交流杂散电流腐蚀加速接地网Q235钢断裂的原因有两点,一是在交流正半周内引起Q235钢腐蚀,导致材料减薄;二是交流负半周内氢原子进入Q235钢,产生氢致裂纹。
【图文】：

西安理工大学硕士学位论文表 2-1 Q235 钢的主要化学成分Tab.2-1 Main chemical constituents of Q235 steelMn Si S P 0.480 <0.050 0.022 0.012 分为两种，如图 2-2，2-3 所示，一种为矩形试样，一种

12图 2-3 拉伸试样示意图Fig.2-3 Schematic diagram of tensile specimen形试样：将 Q235 按图 2-2 加工为 35×25×1mm 的矩形试样，依次用 240#00#耐水砂纸将矩形试样两面打磨至光亮，用蒸馏水清洗后，，放置在无水洗 15min，吹风机冷热风交替吹干存放于干燥皿中备用。此试样用于研对 Q235 钢电化学除氢过程的影响。伸试样：将 GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》[58]将 Q235 钢按照成标准的拉伸试样，如图 2-4 所示。依次用 240#、600#、800#、1200#耐样打磨至表面光滑，用蒸馏水清洗，再放置在无水乙醇中超声波清洗 1吹风机冷热风交替吹干，存放在干燥皿中。此试样用于研究不同交流渗透行为以及对力学性能影响。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM63;TG156.82

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本文编号：2668012