波动应力对X80管线钢在近中性环境中SCC的影响

摘要

本研究以X80管线钢作为研究对象，运用动电位极化的方法研究其在近中性模拟土壤溶液(NS4)中不同pH和波动应力条件下阳极溶解特征。采用慢应变速率拉伸试验研究不同外加电位下X80管线钢的应力腐蚀(SCC)行为。并采用波动应力的循环加载方式，研究了波动应力对X80管线钢裂纹扩展的影响，通过光学显微镜、超景深显微镜和扫描电镜对其断口形貌进行分析，以找出波动应力对X80管线钢SCC机制的影响。动电位极化测试结果表明:X80管线钢在NS4溶液具有活性阳极溶解的特征，阳极过程为多步反应机制，溶液的pH值和波动应力对其阳极反应的机制没有影响。溶液的pH在3-7范围内，随着溶液酸性的增强，阳极溶解电流密度增加。波动应力促进了阳极溶解的过程，加载波动应力后平均腐蚀电流密度提高了66％。慢应变速率试验结果表明:X80管线钢在NS4溶液中具有SCC敏感性。随着外加电位的负移，SCC敏感性逐渐上升，氢脆作用逐渐增强，断口由韧窝逐渐转变为解理形貌，材料的脆性逐渐上升。外加电位为-1200mV时，X80管线钢的敏感性指数最高。波动应力循环加载试验结果表明:X80管线钢在应力未达到屈服应力σs便会产生开裂，在不同波动应力的最大值和应力比下，主要断裂形式均为穿晶断裂，断口以解理形貌为主。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 管线钢的研究现状及趋势

1．2．1 X80管线钢的研究现状

1．2．2 X80管线钢的化学成分、组织和性能

1．3 应力腐蚀对于管线钢的影响

1．3．1 应力腐蚀的机理

1．3．2 管线钢的应力腐蚀

1．4 研究内容、技术路线及创新点

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．4．3 创新点

第二章 X80管线钢的电化学极化行为

2．1 前言

2．2 试验方法

2．2．1 金属电极极化曲线法

2．2．2 材料和试样

2．2．3 动电位极化测试

2．3 试验结果与讨论分析

2．3．1 X80管线钢的电化学极化特征

2．3．2 溶液pH值对电化学极化的影响

2．3．3 波动应力对电化学极化的影响

2．3．4 阳极溶解对SCC过程的影响

2．4 本章小结

第三章 X80管线钢的应力腐蚀行为

3．1 前言

3．2 试验方法

3．2．1 SCC的常见研究方法

3．2．2 材料和试样

3．2．3 试验过程

3．3 试验结果与讨论分析

3．3．1 开路电位

3．3．2 SSRT试验结果

3．3．2 断口宏观形貌观察

3．3．3 断口微观形貌观察

3．3．4 分析与讨论

3．4 本章小结

第四章 波动应力对X80管线钢的应力腐蚀行为的影响

4．1 前言

4．2 试验方法

4．2．1 波动载荷慢应变速率试验

4．2．2 材料和试样

4．2．3 波动载荷试验过程

4．3 试验结果与讨论

4．3．1 裂纹形貌观察

4．3．2 断口形貌观察

4．3．3 分析与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文