FV520B不锈钢及7075铝合金硫化物应力腐蚀行为的研究

发布时间：2020-11-22 09:41

　　 FV520B不锈钢具有优良的耐蚀性、焊接性能和力学性能,作为透平压缩机叶轮材料广泛应用于石油化工行业,但是在压缩机服役过程中依然出现由H_2S导致的应力腐蚀开裂、缺块破损等现象。针对硫化物腐蚀,石化领域有利用铝铁合金及铝合金涂层改善腐蚀性能,高浓度硫化物油井中采用铝合金钻杆进行开采防止硫化物应力腐蚀的案例,所以本文以FV520B不锈钢和减重优势明显、强度和耐蚀性较好7075铝合金为研究对象进采用相同的试验环境和试验方法研究两者腐蚀行为并进行对比,为叶轮材料选择提供数据支撑和理论依据。采用电化学测试和慢拉伸实验研究了FV520B不锈钢的腐蚀行为,电化学实验表明在硫化物环境下FV520B不锈钢腐蚀速度加快,钝化膜厚度先增加后减少,发生点蚀后钝化膜无法修复。慢拉伸实验表明硫化物环境下FV520B性能出现衰减,应力腐蚀敏感性增大,应力腐蚀敏感性随FV520B不锈钢强度等级提高而增大。断口形貌出现脆性转变,随FV520B不锈钢强度提高断口二次裂纹增多。为确定7075铝合金作为叶轮材料合理的工作温度,采用慢拉伸研究了7075铝合金高温性能,结果显示在120℃和160℃间性能开始出现衰减,衰减程度与时效工艺有关,不同时效工艺后强化相含量不同,强化析出量越多衰减程度越低。采用电化学实验法和慢拉伸法研究了不同时效处理的7075铝合金应力腐蚀行为。电化学实验表明不同时效工艺处理后的铝合金在NACE A溶液中腐蚀速率T6T7RRA,通入H_2S后三者腐蚀速率相近,H_2S加速阳极相溶解,并在表面形成钝化膜使腐蚀趋于均匀。慢拉伸实验表明H_2S环境下时效制度造成的拉伸性能差异低于氩气环境,应力腐蚀敏感性RRAT7T6。拉伸断口形貌显示,H_2S环境下三种时效制度断口出现韧窝减少脆性转变倾向,T6时效为准解理和韧窝混合断口,T7为沿晶开裂与韧窝混合断口,RRA为准解理和沿晶开裂混合断口。断口形貌受裂纹扩展路径控制,取决于析出相的分布。慢拉伸实验显示FV520B不锈钢应力腐蚀敏感性高于7075铝合金,敏感性差异与组织结构,表钝化膜和腐蚀过程等因素有密切关系。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE65;TQ051.21;TG174.4
【部分图文】：

表 2.1 FV520B 不锈钢化学成分Tab. 2.1 Chemical composition of FV520B stainless steelsC Mn Si Cr Ni Mo Cu Nb Fe≤0.07 ≤1.00 ≤0.7 13-14.5 5-6 1.3-1.8 1.3-1.8 0.25-0.45 Bal表 2.2 7075 铝合金化学成分Tab. 2.2 Chemical composition of 7075 aluminum alloysZn Mg Cu Si Fe Mn Ti Cr Al5.91 2.4 1.5 0.09 0.17 0.03 0.01 0.18 Bal.马氏体不锈钢强度等级由相关原料提供企业通过时效处理调节，试样包含 620，800MPa 三个强度等级，通过改变马氏体密度，残余奥氏体含量和碳化物沉淀相调节强图 2.1 a 所示为 FV520B 马氏体不锈钢组织，b 为 7075 铝合金组织。

第 2 章 实验材料和实验方法备B 拉伸试样速率拉伸法釆用紧凑拉伸试样，试样尺寸如图 2.2 所示。FV520B割，多余量铣削少余量车削方式加工，目的是减少机械加工带来采用 400#、600#、800#、1000#、1500#的金相砂纸 2000#抛光膏逐后用丙酮进行超声清洗，烘干后备用。

图 2.2 FV520B 慢拉伸试样Fig. 2.2 Slow strain rate tensile test specimen of FV520B2 7075 铝合金拉伸试样7075 铝合金试样基于 NACE 标准，针对试验设备和环境进行优化。7075 铝合金采用线切割和车削加工，时效处理后分别采用 400#、600#、800#、1000#、15砂纸 2000#抛光膏逐级抛光标距部分，抛光后用丙酮进行超声清洗，烘干后备用
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本文编号：2894502