阀门用金属结构材料疲劳腐蚀影响因素

2022-03-28 09:52:20 1

阀门用金属结构材料疲劳腐蚀影响因素

    用金属结构材料加载压力时外面产生滑移,如有氧气存在,可在滑移带处溶入高浓度的氧,使热效应增长,空地增殖,外面构成氧化膜。在反向加载产生逆偏向的滑移时,滑移面俘获的氧进入滑移带,障碍了断裂面的连接或焊合,激发裂纹。从而使滑移带转酿成疲惫裂纹,使裂纹扩大第I(初始)阶段的进程提早(绝对付惰性氛围),并加快第I阶段裂纹的扩大。 

按实践知道,气相介质与金属产生化学反响在外面天生保护膜,使外面强化。在交变应力感化下,保护膜障碍位错经由进程自在外面的逃逸,招致膜下位错积累,构成空穴与凸起。在交变应力感化下构成裂纹。 

电化学腐化情况使金属外面构成的点蚀孔成为应力会合源,当金属受拉应力感化时,在点蚀孔底产生滑移台阶,滑移台阶处暴显露的新颖金属外面因腐化感化使逆向加载时外面不克不及回复复兴(即逆向滑移碰壁),由此构成裂纹源的产生。阀门用金属结构材料疲劳腐蚀影响因素疲惫的重复加载,使裂纹赓续向纵深扩大。 腐化产生点蚀孔→产生滑移台阶→台阶消融构成新外面→逆滑移构成裂纹 

    金属外面在交变应力感化下产生驻留滑移带,挤出、挤入处因为位错密度高或杂质在滑移带处的堆积等缘故原由,使原子具备较高的活性而成为部门小阳极,而其余部位则处于活性绝对低的状况(成为大阴极),由此招致驻留滑移带处产生优先腐化消融,进而使腐化疲惫裂纹形核。 裂纹形核后,交变应力和裂纹内部门电化学腐化的协同感化使裂纹赓续扩大。 

    水合氢离子从裂纹面向裂纹顶端分散。 氢离子产生回复复兴反响而使裂纹顶端外面吸附氢原子,被吸附的氢原子沿外面分散到外面的择优地位上,氢原子在交变应力的协同感化下向金属内的症结地位(如晶粒界限、裂纹顶端的三向高应力会合区或孔洞处)分散与富集,交变应力与富集的氢结合感化招致裂纹的萌发与扩大。 

别的,有的研讨成果则注解,吸附氢对腐化疲惫裂纹的扩大比三向应力会合区富集的氢的感化还大,即吸附氢是推进CF裂纹扩大的紧张身分。

阀门用金属结构材料疲劳腐蚀影响因素

(1)温度   温度有显著的影响。跟着温度的低落,腐化征象加倍重大,疲惫寿命渐渐低落。不外,若温度回升惹起资料的重大孔蚀,产生很多浅裂纹源,从而低落了应力会合,使阳极对阴极的面积比增大。温度增高反而会使资料耐腐化疲惫的机能有所改良。 

(2)溶液PH   PH<4,PH值低落,腐化疲惫寿命低落;PH=4~10寿命坚持恒定;PH=10~12,寿命显著增长;PH>12,表观疲惫极限接近于干疲惫极限。 

(3)溶液的含氧量   溶液含氧量有紧张影响。比方:部门真空时铜和软钢均进步了疲惫极限。试验注解,氧对腐化疲惫裂纹的激发险些无影响,其紧张影响是裂纹的扩大,从而进步腐化疲惫前提疲惫极限值。 

2、载荷性质的影响 

(1)轮回载荷的交变幅度增大,腐化速度也随之增大,纵然此应力低于表观疲惫极限。试验证明,交变应力对腐化速度的加快感化,是因为滑移面上处于“活动”中的金属原子溶入溶液所需的活化能低于处于“活动”状况的金属原子。 

(2)频率低落,裂尖伸开光阴增大,腐化介质的感化加倍充足;频率低落,低落了裂尖应变速度,以致裂纹尖端的氢含量增长,资料的氢脆敏感性加强;频率低落,裂纹尖端部门溶液与容器中主体溶液混杂互换较少,溶液与尖端金属外面感化迟钝,腐化产品较薄,闭合感化小;频率低落,裂纹扩大由穿晶型转酿成沿晶型[3]。 

3、资料机能的影响 

研讨注解,资料低倍构造表白了身分偏析水平、夹杂物含量及散布、缺点等冶金信息,确认身分偏析是腐化疲惫寿命减少的紧张缘故原由;同种资料,低倍构造每每也决定了显微构造,假如低倍构造优越,就轻易获得平均的、渺小、充足转变的马氏体构造。 

4、低碳钢的构造的影响[5] 

(1)频率对低碳钢的3.5﹪NaCl水溶液中的疲惫裂纹扩大抗力有显著影响。当频率从5.5Hz降至0.5Hz时,各构造状况的裂纹扩大抗力均大幅度低落。 

(2)钢的身分和显微构造对腐化疲惫有紧张影响。5.5Hz时,马氏体构造腐化疲惫抗力最高;0.5Hz时,因为马氏体构造的氢脆敏感性较高,裂纹扩大抗力低落最显著。低落含碳量和进步冶金品质有助于进步钢的腐化疲惫强度。 

(3)随应力强度因子增长,断裂方法从条纹—沿晶+条纹—准解理+条纹—微孔聚合型变更。 

4、热处置工艺的影响 

(1)分歧热处置轨制下获得的显微构造,对付资料在介质中的腐化疲惫极限有必定影响,经两重处置后,其失常的强度、塑性、韧性均有所进步,并且其腐化疲惫极限也进步。 

(2)比方2Cr13钢在分歧热处置轨制下疲惫裂纹萌发的机制分歧,经两重处置后在80℃,3%NaCl水溶液中裂纹萌发与扩大为不稳定钝化态腐化疲惫。两重理理进步了腐化疲惫机能与其本身有较好的强韧性及优越的点蚀抗力无关[6]。 

5、其余工艺身分的影响 

(1)电解抛光有使腐化疲惫强度低落的偏向,如15Cr钢在NaCl溶液中的N=107的扭转曲折疲惫强度由22.5Kg/mm2降至18.5Kg/mm2。 

(2)外面轧制可进步资料的腐化疲惫强度,如经压力为150Kg的直径为20mm的钢棒,在25℃5%硫酸溶液中的扭转曲折疲惫强度为未经轧制的雷同钢棒的两倍以上。

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