對海洋開發(fā)利用離不開高強鋼發(fā)展及應(yīng)用,隨著對南海等嚴(yán)酷環(huán)境海域資源開發(fā)的不斷深入,高強鋼需求量不斷增大,但其腐蝕,尤其是應(yīng)力腐蝕問題也隨之大量發(fā)生,制約了海洋工程發(fā)展。
實際海洋環(huán)境中,海洋大氣區(qū)由于海洋環(huán)境的影響,濕度、溫度、風(fēng)速、晝夜和風(fēng)霜雨雪變化,干濕交替作用明顯,金屬表面的薄液膜很少穩(wěn)定不變,而呈現(xiàn)厚度和分布形態(tài)不斷變化的動態(tài)性和分散性特征的動態(tài)液膜,呈干濕交替的狀態(tài)。研究表明:干濕交替過程均引起材料的物理、化學(xué)和電化學(xué)狀態(tài)發(fā)生劇烈變化,影響材料的電化學(xué)過程及腐蝕進程。海洋工程用高強鋼的SCC研究相對滯后,而且更沒有認清嚴(yán)酷海洋干濕交替環(huán)境下SCC行為、機理、環(huán)境影響因素。海洋工程用高強鋼干濕交替環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂問題研究勢在必行。
本工作采用周浸腐蝕試驗箱干濕交替試驗方法模擬西沙海洋干濕交替環(huán)境,并結(jié)合電化學(xué)實驗、形貌及成分分析等手段研究了海洋工程用E690鋼在干濕交替環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕行為。研究表明:
(1)海洋干濕交替環(huán)境下,E690鋼具有一定的SCC敏感性,SCC機理為陽極溶解和氫脆的混合控制機制。裂紋擴展模式為典型的穿晶擴展。
(2)E690鋼SCC的萌生與腐蝕產(chǎn)物及腐蝕產(chǎn)物層的形成及層下局部閉塞環(huán)境有重要相關(guān)性,腐蝕產(chǎn)物層的增厚和致密化導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物層下局部酸化和點蝕,點蝕內(nèi)應(yīng)力集中及環(huán)境酸化促進了裂紋的萌生和擴展。
(3)應(yīng)力或應(yīng)變促進E690鋼陽極溶解,加速腐蝕,應(yīng)力增大,其應(yīng)力腐蝕敏感性升高。U型彎打孔試樣有利于海洋干濕交替環(huán)境下高強鋼的應(yīng)力腐蝕行為研究。
(4)通過O2濃度、電化學(xué)充氫等對E690鋼電化學(xué)和SCC行為的影響規(guī)律試驗研究,進一步明確E690鋼在海洋薄液環(huán)境下的SCC機理兼具陽極溶解與氫脆混合控制機制。
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標(biāo)簽: 海工E690鋼, 薄液環(huán)境, 應(yīng)力腐蝕, 機理
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