海洋环境用低合金钢及焊接接头腐蚀行为研究

发布时间：2017-04-25 16:03

  本文关键词：海洋环境用低合金钢及焊接接头腐蚀行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于海洋苛刻的腐蚀环境，钢结构及其构造物的腐蚀成为金属材料失效的主要形式。09CuPCrNi低合金钢具有强韧、塑延等特性，主要应用于海洋大气环境，，同时也可应用于钢板桩和海洋石油平台等海洋全浸区。此外，现代船舶和海洋工程均离不开焊接这一材料加工方法。因此，通过实验室模拟海洋大气区及全浸区环境下，重点研究低合金钢焊接后腐蚀行为的变化，同时以碳钢为比较对象，研究添加合金元素的低合金钢与其腐蚀行为的差异，具有深远的意义。 本文通过慢应变应力腐蚀试验研究09CuPCrNi低合金钢焊接前后在不同腐蚀介质中的应力腐蚀敏感性。采用实验室模拟海洋大气区及全浸区腐蚀试验，研究焊接前后的09CuPCrNi低合金钢与Q235B碳钢，在海洋大气及海洋全浸区耐腐蚀性能，结合SEM、XRD、电化学测试以及EPMA，研究腐蚀机理以及合金元素对耐腐蚀性能的影响。研究结果表明： 在模拟海洋大气环境下，试验周期内，焊接前后的09CuPNiCr低合金钢及Q235B碳钢呈现出相同的腐蚀发展趋势，即腐蚀速率经历了先增大后减小的规律；在试验周期的前半程，焊接接头的腐蚀速率始终大于母材，但在后半程时，焊接接头的腐蚀速率减缓趋势明显，使得12W和24W时的总体腐蚀速率要小于母材；添加了合金元素的低合金钢的腐蚀速率始终小于普通碳钢；试验钢外锈层中的物质主要以α-FeOOH、γ-FeOOH为主，且含有Fe3O4；焊接前后的低合金钢锈层中均出现了Cu、Cr、Ni元素的富集，且富集程度相近。 在模拟海洋全浸区环境下，试验周期内，焊接前后的09CuPNiCr低合金钢及Q235B碳钢的腐蚀速率变化一致，即呈现下降趋势；在试验周期的前半程，焊接接头的腐蚀速率始终大于母材，但在后半程时，焊接接头腐蚀速率的减缓趋势明显，使得12W和24W时的总体腐蚀速率要小于母材；添加了合金元素的低合金钢的腐蚀速率始终小于普通碳钢；试验钢外锈层中的物质主要由γ-FeOOH和α-Fe2O3组成，内锈层出现了Cu、Cr、Ni合金元素的富集，促进了钢表面致密性的α-FeOOH相的生成，且焊接接头与母材的元素富集程度相近。 慢应变速率应力腐蚀试验结果表明，09CuPCrNi低合金钢材料本身在3.5%NaCl溶液中即存在一定的应力腐蚀倾向，焊接更加大了应力腐蚀的敏感性；而在0.052％NaHSO3介质中，材料本身应力腐蚀倾向较小，但焊接同样增大了应力腐蚀的敏感性，且焊接的影响较在3.5%NaCl溶液中大。
【关键词】：09CuPCrNi低合金钢 焊接接头 锈层 合金元素 腐蚀机理
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG142.33;TG407
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 耐海洋腐蚀钢概述12-14
• 1.2.1 耐海洋腐蚀用钢的相关概念及分类12-13
• 1.2.2 耐海洋腐蚀用钢的发展13-14
• 1.3 合金元素对海洋环境用钢耐蚀性的影响14-16
• 1.3.1 Cu 和 P 元素14-15
• 1.3.2 Cr 元素15-16
• 1.3.3 Mo 和 Ni 元素16
• 1.4 耐海洋腐蚀用钢的应力腐蚀开裂16-17
• 1.5 耐海洋腐蚀用钢国内、外的研究进展17-18
• 1.6 耐海洋腐蚀用钢的发展趋势18
• 1.7 本课题研究目的及意义18-19
• 1.8 研究内容19-20
• 第2章 实验设备材料及研究方法20-26
• 2.1 实验材料与试剂20
• 2.2 焊接工艺20-21
• 2.3 实验室模拟腐蚀试验21
• 2.4 微观组织表征21
• 2.5 力学性能测试21-22
• 2.5.1 拉伸实验21-22
• 2.5.2 硬度测试22
• 2.6 电化学测试22-23
• 2.6.1 电极制备23
• 2.6.2 极化曲线测量23
• 2.6.3 交流阻抗23
• 2.7 应力腐蚀试验23-26
• 第3章 09CuPCrNi 焊接接头组织形貌及力学性能试验研究26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 焊接接头显微组织分析26-27
• 3.3 焊接接头拉伸性能及断口分析27-29
• 3.3.1 焊接接头拉伸性能分析27-29
• 3.3.2 焊接接头断口分析29
• 3.4 焊接接头的硬度分析29-30
• 3.5 小结30-32
• 第4章 模拟海洋大气环境的腐蚀试验研究32-46
• 4.1 引言32
• 4.2 腐蚀速率32-33
• 4.3 锈层物相分析33-35
• 4.4 锈层的形貌35-38
• 4.4.1 锈层表面的形貌35-36
• 4.4.2 锈层截面的形貌36-38
• 4.5 带锈实验钢的电化学测试38-44
• 4.5.1 极化曲线38-40
• 4.5.2 交流阻抗40-44
• 4.6 合金元素在锈层中的分布44-45
• 4.7 结论45-46
• 第5章 模拟海洋全浸区环境的腐蚀试验研究46-62
• 5.1 引言46
• 5.2 腐蚀速率46-47
• 5.3 锈层物相分析47-49
• 5.4 锈层的形貌49-52
• 5.4.1 锈层表面的形貌49-50
• 5.4.2 锈层截面的形貌50-52
• 5.5 带锈实验钢的电化学测试52-58
• 5.5.1 极化曲线52-55
• 5.5.2 交流阻抗55-58
• 5.6 合金元素在锈层中的分布58-60
• 5.7 结论60-62
• 第6章 09CuPCrNi 及其焊接接头应力腐蚀性能试验研究62-70
• 6.1 引言62
• 6.2 不同介质下 09CuPCrNi 低合金钢应力腐蚀敏感性62-65
• 6.2.1 应力—拉伸量曲线分析62-64
• 6.2.2 拉伸断口分析64-65
• 6.3 焊接对 09CuPCrNi 低合金钢应力腐蚀敏感性的影响65-67
• 6.3.1 应力—拉伸量曲线分析65-66
• 6.3.2 拉伸断口分析66-67
• 6.4 小结67-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文76-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：326575