X90管线钢在土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂研究

发布时间：2017-12-08 17:31

  本文关键词：X90管线钢在土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂研究

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【摘要】：本文以高强度X90管线钢为研究对象,通过电化学实验、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和腐蚀疲劳试验(CF)等测试手段,对其在近中性pH值NS4土壤模拟溶液中进行了应力腐蚀开裂研究。对其在近中性环境中的电化学行为、应力腐蚀(SCC)开裂敏感性、硬化行为以及裂纹开裂行为等进行了分析,讨论了在该试验条件下的应力腐蚀开裂机理,并对应力腐蚀裂纹开裂速率进行了定量分析。主要结论如下:电化学实验结果表明:静态下,X90管线钢表现出明显的阳极活性溶解特征,开路电位E_(op)=-714mV,腐蚀电位E_(corr)=-743.6mV;动态下,E_(op)随着波动载荷次数N值增大而先增大后持续减小;N值的增大加速了金属的阳极溶解过程但抑制了阴极反应的过程,在0≤N500次时,总反应由阴极还原反应主导,当N≥500次时,则转变为由阳极溶解反应所主导,总反应表现为以离子传递电荷为主导的多步反应过程。SSRT试验结果表明:在试验条件下SSRT曲线为典型的Round-house型曲线;材料在不同的应变区间存在不同的应变硬化指数n值,总体上母材的n值高于焊缝的,近中性pH值NS4溶液会导致材料的n值下降。管线钢母材和焊缝对近中性NS4溶液具有明显的SCC敏感性,且焊缝的敏感性高于母材,主要表现为塑性损失和二次裂纹;试样表面的点蚀坑具有诱发和促进微裂纹的产生和扩展作用;在空气中的断裂机制为韧窝微孔型韧性断裂,而在近中性NS4溶液中则表现为韧-脆混合型断裂机制。腐蚀疲劳试验结果表明:母材在空气和近中性溶液环境中的断口均呈现脆性断裂特征,断面均分布有许多二次裂纹,表现为穿晶和沿晶混合开裂形式,主要以穿晶开裂为主,裂纹开裂属于阳极溶解和氢脆的混合机制;管线钢SCC裂纹扩展对近中性溶液环境具有较高的开裂敏感性,阳极溶解所导致的裂纹扩展速率在整个裂纹扩展过程中贡献较小;同时,管线钢在近中性溶液环境中SCC裂纹扩展速率在近门槛区可用da/dN=4.14×10~(-9)(?K-6.48)~(1.43)来近似描述,而在裂纹稳定扩展区则可用da/dN=6.80×10~(-10)(?K-8.63)~2来表示。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG178

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