赵攀1570513 PPT

1、LOOK0Cr18Ni9奥氏体不锈钢在低浓度奥氏体不锈钢在低浓度NaCl溶液溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展规律及机理研究中的腐蚀疲劳裂纹扩展规律及机理研究赵攀赵攀, ,学号：学号：15705131570513，材硕，材硕15131513班班Contents目录1.前言前言2.影响影响 0Cr18Ni9 钢腐蚀疲劳裂纹扩展主要因素钢腐蚀疲劳裂纹扩展主要因素3.断口及金相分析断口及金相分析4 .0Cr18Ni9 钢在低浓度钢在低浓度 NaCl 溶液中腐蚀疲劳溶液中腐蚀疲劳5.结论结论Part One前言前言0101腐蚀疲劳定义：指腐蚀性介质和交变应力或脉动应力的协同作用所引起的金属材料断裂现象。1-1腐

2、蚀疲劳腐蚀疲劳研究意义：工程实践中各种承受循环载荷的结构都可能发生腐蚀疲劳破坏，往往造成重大事故，给国民经济带来重大损失。研 究 对 象 ： 以0Cr18Ni9奥氏体不锈钢(以下简称0Cr18Ni9钢)这种石油化工设备中的典型用钢。研究重点：其在不同低浓度的 Na-Cl 溶液、不同加载频率下的腐蚀疲劳裂纹扩展特性及规律，进一步分析阐述其腐蚀疲劳裂纹扩展的机理，为石油化工设备的寿命预测、延寿分析和失效分析提供依据。Part Two影响的主要因素影响的主要因素02022-1 影响因素影响因素影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素很多，它涉及力学、冶金学、化学、电化学及环境等诸方面。普遍因素普遍因素科学家们通过

3、大量的试验研究发现，加载频率、应力比、波形、试件及构件的几何尺寸、环境介质的成分、浓度、电极电位以及材料的合金成分、热处理等诸多因素都会影响到腐蚀疲劳裂纹扩展的速率。具体因素具体因素由于裂尖闭塞电池效应的影响，与空气相比NaCl溶液显著加快了疲劳裂纹扩展的速率，而且随着浓度的增加裂纹扩展速率加快。介质浓度介质浓度应力比R是最小载荷与最大载荷之比。对腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响很大。应力比应力比在其他条件不变的情况下，频率在一定范围内会对疲劳裂纹扩展影响，而随频率的降低，裂纹扩展速率加快；但频率低于一临界值fc，频率对裂纹扩展几乎没有影响。频率频率任何腐蚀介质的存在都会加速腐蚀疲劳裂纹的扩展，这与腐

4、蚀介质的温度、浓度及PH值等都有关系。腐蚀介质腐蚀介质2-2 具体因素分析具体因素分析图1为 0Cr18Ni9 钢分别在200ppm、1000ppm、2000ppm NaCl 中性溶液和空气中频率为 5Hz 的腐蚀疲劳裂纹扩展da/dNK关系曲线。从图2可以看出，在腐蚀介质中，频率是影响腐蚀疲劳裂纹扩展的一个重要因素。图1 不同环境介质条件下 0Cr18Ni9 钢疲劳裂纹扩展da/dNK 试验结果(f=5Hz)图2 不同加载频率下0Cr18Ni9钢在1000ppmNaCl溶液中疲劳裂纹扩展da/dNK试验结果2-3 图形展示图形展示Part Three断口及金相分析断口及金相分析03033-1

5、断口形貌分析断口形貌分析0 C r 1 8 N i 9 钢(1000ppm NaCl 溶液，f=1Hz)的疲劳断口宏观形貌0 C r 1 8 N i 9 钢(1000ppm NaCl 溶液，f=10Hz)的疲劳断口宏观形貌图40Cr18Ni9钢(干燥空气中，f=5Hz)的疲劳断口宏观形貌0 C r 1 8 N i 9 钢(2000ppm NaCl 溶液，f=5Hz)的疲劳断口宏观形貌.图3图1图2 3-2 图注图注图1 0Cr18Ni9钢(2000ppm NaCl 溶液，f=5Hz)的疲劳断口宏观形貌.图2 0Cr18Ni9钢(1000ppm NaCl 溶液，f=10Hz)的疲劳断口宏观形貌图

6、3 0Cr18Ni9钢(1000ppm NaCl 溶液，f=1Hz)的疲劳断口宏观形貌图4 0Cr18Ni9钢(干燥空气中，f=5Hz)的疲劳断口宏观形貌（裂纹扩展方向裂纹扩展方向，125）Part Four在低浓度在低浓度 NaCl 溶液中腐蚀疲劳溶液中腐蚀疲劳0404 0Cr18Ni9钢的腐蚀疲劳裂纹扩展实际上是阳极溶解、裂纹表面金属钝化和纯机械疲劳三者联合作用的结果。当腐蚀性介质中Cl-离子浓度较高时，溶液的导电性增强，Cl-向裂尖处的扩散和迁移速度加剧，为了维持裂尖的电中性，裂尖金属阳极溶解加速，随着Cl-浓度的升高，阳极溶解对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的贡献增大；而在相同的腐蚀性介质中，载

7、荷频率的变化将影响裂纹表面钝化膜的形成，钝化膜的挤入力和挤入时间随频率的降低而增大； 另外，裂尖金属的活性随频率降低相应减小，所以，在低频范围阳极溶解对裂纹扩展速率的贡献较小，而钝化膜的楔入作用较大；当频率较高时，钝化膜的影响较小，纯机械疲劳对裂纹扩展速率的贡献较大。机理简述机理简述4-1在低浓度在低浓度 NaCl 溶液中腐蚀疲劳溶液中腐蚀疲劳5 结论结论(5)奥氏体不锈钢在低浓度氯化钠溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展可以不考虑氢脆的影响；(6)0Cr18Ni9钢在低浓度NaCl溶液中的腐蚀疲劳扩展是阳极溶解、裂纹表面金属钝化和纯机械疲劳三者共同作用的结果。(3)在一定范围内，频率会对0Cr18Ni9钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率产生影响，频率越小，扩展速率越大，并存在一个临界频率fc，当频率小于该值时，频率几乎对疲劳裂纹扩展不产生影响；(4)在环境介质中，0Cr18Ni9钢腐蚀疲劳试样表面是脆性破坏的宏观形貌，其主裂纹扩展都是穿晶形态；(1)ppm数量级NaCl腐蚀介质的存在能明显加速0Cr18Ni9钢的疲劳裂纹扩展速率；(2)在低浓度NaCl溶液的腐蚀疲劳