X70管线钢和304不锈钢应力腐蚀与磁记忆效应的相关性研究

论文题目: X70管线钢和304不锈钢应力腐蚀与磁记忆效应的相关性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料物理与化学

作者: 胡钢

导师: 许淳淳

关键词: 管线钢,不锈钢,应力腐蚀,磁记忆,应力集中

文献来源: 北京化工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 管线钢和奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂行为一直是腐蚀科学领域的重要研究课题,探明这些材料在应力腐蚀敏感性介质中的腐蚀机理,并寻求准确、便捷的检测技术具有重要的意义。磁记忆检测技术能检测铁磁性金属材料中的应力集中区,而材料的应力腐蚀开裂行为往往就发生在材料的应力集中区,同时,应力集中与材料的形变存在紧密的联系。对于铁磁性X70管线钢,利用其应力作用后磁场强度的变化信息,能反映材料的相关性能。奥氏体不锈钢冷加工会产生形变诱发马氏体相变,马氏体相具有铁磁性,也能通过测定磁场信息的变化反映材料性能的变化。基于以上的观点,本文采用慢应变速率实验方法探讨了预形变对X70管线钢在模拟土壤介质中应力腐蚀敏感性的影响。采用多种电化学手段和材料的表面分析技术,研究了X70钢在介质环境中引发应力腐蚀开裂的机理。通过磁记忆检测仪监测了X70钢和304不锈钢形变过程中磁场强度分布曲线的变化规律,探讨了应力腐蚀开裂敏感性与两种材料磁记忆效应的对应关系,发现了材料发生应力腐蚀开裂裂纹后表现的磁场分布特征,提出了利用磁记忆检测技术诊断这两种材料应力腐蚀开裂的评价依据。本文所得主要结论如下: X70管线钢在高pH值0.5mol·L-1Na2CO3+1.0 mol·L-1INaHCO3溶液和近中性NS4溶液的模拟土壤环境中都存在应力腐蚀敏感性。随预形变量的增加,X70钢在高pH值0.5mol·L-1Na2CO3+1.0 mol·L-1NaHCO3溶液中塑性损失I8增大,强度损失0没有明显的变化。在NS4溶液中,X70钢塑性损失I8和强度损失I0均随预形变量的增加而有较大程度的增大。 X70管线钢在NaHCO3/Na2CO3体系中应力腐蚀裂纹引发符合阳极溶解型应力腐蚀机理,属于膜致脆断。应力腐蚀敏感电位区间表面生成双层结构的表面膜,表面膜主要成份是FeCO3、Fe2（OH）2CO-3和FeOOH等铁的化合物,处在一个不稳定状态,表面膜的保护性能较差。表面存在有许多缺陷,外层膜有许多的孔洞缺陷,

论文目录:

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 应力腐蚀开裂的基本理论

1.2.1 应力腐蚀开裂

1.2.2 应力腐蚀开裂的基本特征

1.2.3 应力腐蚀开裂的机理

1.2.4 应力腐蚀开裂的研究方法

1.3 管线钢应力腐蚀开裂的研究现状

1.3.1 埋地管线钢的应力腐蚀开裂特点及常见形式

1.3.2 沿晶应力腐蚀开裂

1.3.3 穿晶应力腐蚀开裂

1.3.4 两种腐蚀形式的比较

1.4 奥氏体304不锈钢的应力腐蚀开裂

1.4.1 马氏体相变规律

1.4.2 304不锈钢马氏体相变对应力腐蚀的影响

1.5 应力腐蚀开裂检测与磁记忆检测技术的应用

1.5.1 应力腐蚀开裂的检测

1.5.2 磁记忆检测技术原理

1.5.3 磁记忆检测技术的优点

1.5.4 国内外金属磁记忆技术的研究现状

1.6 本课题研究的主要内容

第二章 形变对X70管线钢应力腐蚀敏感性的影响

2.1 引言

2.2 实验方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 慢应变速率拉伸实验

2.2.3 浸泡试验

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 形变对X70管线钢在高pH值溶液中应力腐蚀的影响

2.3.2 形变对X70管线钢在近中性pH值溶液中应力腐蚀的影响

2.3.3 形变X70管线钢的电位—时间关系

2.4 本章结论

第三章 X70管线钢应力腐蚀开裂的电化学研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.2.1 电化学实验

3.2.2 表面腐蚀产物和形貌分析

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 X70管线钢在不同浓度NaHCO_3／Na_2CO_3体系中电化学行为

3.3.2 X70管线钢在不同浓度NaHCO_3／Na_2CO_3溶液中循环伏安特性

3.3.3 X70钢在NaHCO_3／Na_2CO_3体系中不同电位下的表面膜性能

3.3.4 X70管线钢在NaHCO_3／Na_2CO_3溶液中的表面膜形貌

3.4 本章结论

第四章 X70管线钢的磁记忆效应

4.1 引言

4.2 实验方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 平板试样拉伸实验

4.3.3 中心孔试样拉伸实验

4.2.4 应力腐蚀试样与空气中拉伸试样磁记忆检测

4.2.5 其它试样磁记忆检测

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 X70管线钢拉伸过程中的磁场变化

4.3.2 中心孔试样拉伸过程的磁记忆效应

4.3.3 X70钢应力腐蚀的磁记忆效应

4.3.4 机械切口裂纹与拉伸裂纹磁场强度分布曲线

4.3.5 X70钢断裂微观形貌分析

4.3.6 磁记忆检测判据探讨

4.4 本章结论

第五章 奥氏体304不锈钢的应力腐蚀与磁记忆效应研究

5.1 引言

5.2 实验方法

4.2.1 形变过程中组织转变的检测与分析

5.2.2 平板拉伸变形过程中的磁记忆检测

5.2.3 双边切口试样拉伸变形过程中的磁记忆检测

5.2.4 应力腐蚀试样的制备与磁记忆检测

5.2.5 304不锈钢试样的电化学实验

5.2.6 304不锈钢设备的现场检测

5.3 实验结果与讨论

5.3.1 304不锈钢马氏体相变与磁性转变

5.3.2 304不锈钢拉伸过程中的磁记忆效应

5.3.3 304不锈钢磁保留性能分析

5.3.4 304不锈钢磁记忆效应与应力腐蚀敏感性关系

5.3.5 304不锈钢应力腐蚀裂纹的磁记忆检测与评价

5.3.6 304不锈钢裂纹尖端电化学行为与磁记忆效应

5.3.7 304不锈钢其它方式变形后的磁记忆效应分析

5.3.8 304不锈钢设备的磁记忆效应

5.4 本章结论

第六章 全文总结

6.1 本研究的主要结论

6.2 本研究的主要创新点

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文目录

发布时间: 2005-09-26

参考文献

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