35CrMo高强度钢在海洋大气中的氢渗透行为与环境致脆机理研究

论文摘要

海洋大气腐蚀环境是海洋腐蚀环境之一。金属材料在海洋大气环境下会发生环境敏感断裂。在环境敏感断裂中,氢脆是其中的一个重要类型。氢脆是合金中存在过量的氢,并在拉应力协同作用下造成的一种脆断。氢渗透已被证明是金属材料失效的主要原因之一。氢脆导致了材料强度降低,在较低载荷下会导致材料的灾害性破坏,因此研究海洋用钢在海洋大气中的致脆机制与氢渗透行为是十分必要的。本文所做工作主要有以下几点:一、采用Devanathan-Stachurski氢渗透技术,研究了35CrMo高强度钢未受力试样在海洋大气腐蚀环境中的氢渗透及腐蚀失重行为。主要分为两个部分:（1）干湿循环实验;（2）模拟海洋大气腐蚀实验。实验结果表明,在海洋大气腐蚀环境中,35CrMo高强度钢存在着明显的氢渗透现象,在不同腐蚀环境中现象有所不同。Cl-离子、H2S、SO2等污染物对氢渗透产生了明显的促进作用。另外,氢渗透量与腐蚀失重存在着明显的线性关系。二、采用慢应变速率拉伸实验法（SSRT）,在海洋大气腐蚀环境中对35CrMo试样进行力学性能测试,研究氢渗透对35CrMo应力腐蚀开裂敏感性的影响。实验结果表明,在各种腐蚀条件下,氢渗透会增加35CrMo的应力腐蚀开裂敏感性,使得最大载荷、断裂时间及应变值均减小。三、采用Devanathan-Stachurski氢渗透技术与慢应变速率拉伸实验法,进行了35CrMo高强度钢受力试样在海洋大气环境中的氢渗透实验,研究材料形变对氢渗透的影响。实验结果表明,在弹性变形阶段,氢渗透电流逐渐增大,在塑性变形阶段开始后,氢渗透逐渐减小,在塑性变形阶段后期,随着形变的增大,氢渗透电流增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 研究背景
• 2 海洋大气环境及其腐蚀性
• 2.1 大气腐蚀学科的发展
• 2.2 海洋大气腐蚀环境的特点及影响因素
• 3 应力腐蚀开裂
• 3.1 应力腐蚀开裂的特征
• 3.2 应力腐蚀开裂的影响因素
• 3.3 应力腐蚀开裂机理
• 3.4 应力腐蚀研究方法
• 3.5 应力腐蚀开裂控制方法
• 4 氢致开裂
• 4.1 氢的来源
• 4.2 氢的传输
• 4.3 氢的存在形式
• 4.4 氢致开裂的分类
• 4.5 氢致开裂的机理
• 4.6 评定氢脆的试验方法
• 5 论文的研究意义及研究内容
• 5.1 研究意义
• 5.2 研究内容
• 第二章 35CrMo 在海洋大气中的氢渗透及腐蚀行为研究
• 1 引言
• 2 干湿循环条件下的氢渗透与腐蚀行为研究
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 实验材料及试样处理
• 2.1.2 实验药品、试剂及溶液
• 2.1.3 实验装置、仪器及实验过程
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 蒸馏水干湿循环实验
• 2.2.2 海水干湿循环实验
• 2S 海水溶液干湿循环实验'>2.2.3 含不同浓度的H₂S 海水溶液干湿循环实验
• 2 海水溶液干湿循环实验'>2.2.4 含不同浓度的SO₂海水溶液干湿循环实验
• 3 模拟海洋大气腐蚀条件下的氢渗透及腐蚀行为研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验材料及试样处理
• 3.1.2 实验药品、试剂及溶液
• 3.1.3 实验装置、仪器及实验过程
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 蒸馏水大气环境实验
• 3.2.2 模拟海洋大气环境实验
• 2S 的模拟海洋大气环境实验'>3.2.3 含不同浓度H₂S 的模拟海洋大气环境实验
• 2 的模拟海洋大气环境实验'>3.2.4 含不同浓度SO₂的模拟海洋大气环境实验
• 3.2.5 模拟海洋大气腐蚀环境实验中相对湿度（RH）随时间的变化
• 3.2.6 海洋大气环境现场实验
• 4 本章小结
• 第三章 海洋大气腐蚀环境中35CrMo应力腐蚀开裂敏感性研究
• 1 引言
• 2 实验方法
• 2.1 实验材料及试样
• 2.2 实验药品、试剂及溶液
• 2.2.1 实验药品及试剂
• 2.2.2 实验溶液
• 2.2.3 实验装置及仪器
• 3 结果与讨论
• 3.1 35CrMo 在空气中的慢应变速率拉伸实验
• 3.2 模拟海洋大气环境中35CrMo 的慢应变速率拉伸实验
• 2S 模拟海洋大气环境中35CrMo 的慢应变速率拉伸实验'>3.3 含H₂S 模拟海洋大气环境中35CrMo 的慢应变速率拉伸实验
• 2 模拟海洋大气环境中35CrMo 的慢应变速率拉伸实验'>3.4 含SO₂ 模拟海洋大气环境中35CrMo 的慢应变速率拉伸实验
• 4 本章小结
• 第四章 试样形变对35CrMo氢渗透行为的影响
• 1 引言
• 2 实验方法
• 2.1 实验材料及试样处理
• 2.2 实验药品、试剂及溶液
• 2.2.1 实验药品及试剂
• 2.2.2 实验溶液
• 2.3 实验装置、仪器及实验过程
• 3 结果与讨论
• 3.1 钝化电流随形变发生的变化
• 3.2 模拟海洋大气环境中氢渗透电流随拉伸的变化
• 3.2.1 在pH=3 的模拟海洋大气环境中氢渗透电流随形变的变化
• 2 模拟海洋大气环境中的氢渗透电流随形变的变化'>3.2.2 在含0.03mol/L SO₂模拟海洋大气环境中的氢渗透电流随形变的变化
• 4 本章小结
• 第五章 35CrMo 高强度钢在海洋大气中的环境致脆机制
• 1 引言
• 2 在海洋大气中35CrMo 发生氢渗透的前提条件
• 3 影响35CrMo 氢渗透行为的因素
• 4 氢渗透行为对35CrMo 环境开裂敏感性的影响
• 5 本章小结
• 第六章 论文结论、创新点及展望
• 1 结论
• 2 论文创新点
• 3 展望
• 参考文献
• 博士期间发表文章、申请专利及所获奖励
• 致谢