奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕失效及其概率分析研究.pdf

1、隨著奧氏體不銹鋼材料在承壓設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，由Cl-引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂事故頻繁發(fā)生。因應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(Stress Corrosion Cracking，SCC)引起的斷裂屬于低應(yīng)力脆性破壞，常在設(shè)備沒(méi)有任何先兆的情況下造成災(zāi)難性后果，嚴(yán)重威脅著人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。受環(huán)境、應(yīng)力以及材料等因素的影響，應(yīng)力腐蝕機(jī)理和過(guò)程頗為復(fù)雜，應(yīng)力腐蝕失效具有很大的不確定性，雖然研究人員已對(duì)應(yīng)力腐蝕機(jī)理、影響因素以及裂紋擴(kuò)展等進(jìn)行了大量研究，但仍有許多問(wèn)題

2、需要解決。為了進(jìn)一步加深對(duì)奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕失效過(guò)程的認(rèn)識(shí)，作者針對(duì)應(yīng)力腐蝕的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究，主要包括:應(yīng)力腐蝕影響因素、點(diǎn)蝕的形成、裂紋的萌生和擴(kuò)展、失效概率。弄清這些問(wèn)題，有助于為防范設(shè)備的應(yīng)力腐蝕失效采取針對(duì)性的措施。
　　通過(guò)S32168奧氏體不銹鋼在Cl-環(huán)境中的慢拉伸試驗(yàn)，研究了介質(zhì)壓力對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感性的影響，結(jié)果表明，隨著溫度的升高，介質(zhì)壓力對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感性的影響增大。采用灰色關(guān)聯(lián)理論，對(duì)介質(zhì)壓力和溫度與應(yīng)力

3、腐蝕敏感性的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，溫度對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感性的影響比介質(zhì)壓力的顯著。同時(shí)，分析了構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)和材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響，結(jié)果表明，Cl-在縫隙內(nèi)富集，并且富集程度隨著離縫口距離的增加而增加，Cl-的富集提高了應(yīng)力腐蝕敏感性。研究了奧氏體不銹鋼材料中因焊接產(chǎn)生的馬氏體組織對(duì)點(diǎn)蝕的影響，研究表明，馬氏體組織使點(diǎn)蝕電位降低，進(jìn)而增加了應(yīng)力腐蝕敏感性。
　　基于電化學(xué)理論，對(duì)點(diǎn)蝕的萌生、生長(zhǎng)以及隨機(jī)性進(jìn)行了研究。分析了

4、點(diǎn)蝕產(chǎn)生的電化學(xué)過(guò)程，計(jì)算了腐蝕電位、測(cè)定了臨界點(diǎn)蝕電位，在此基礎(chǔ)上，建立了點(diǎn)蝕萌生的判據(jù)，并對(duì)點(diǎn)蝕萌生的隨機(jī)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，溫度、pH值、鈍態(tài)電流密度等變量都服從正態(tài)分布。以S30403不銹鋼在FeCl3溶液中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，研究了點(diǎn)蝕萌生過(guò)程的隨機(jī)性。結(jié)果表明，非齊次泊松過(guò)程可以很好地描述點(diǎn)蝕萌生過(guò)程的隨機(jī)性?；邳c(diǎn)蝕萌生于MnS夾雜部位的理論，建立了半橢球形點(diǎn)蝕坑沿深度方向尺寸的計(jì)算公式，并對(duì)點(diǎn)蝕坑尺寸的隨機(jī)性進(jìn)行了分析。

5、
　　測(cè)量了點(diǎn)蝕坑的尺寸，分析了點(diǎn)蝕形貌對(duì)裂紋萌生的影響以及點(diǎn)蝕坑內(nèi)裂紋萌生的機(jī)理，并對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率及其隨機(jī)性進(jìn)行了相關(guān)研究。結(jié)果表明，點(diǎn)蝕坑內(nèi)的應(yīng)力集中程度受點(diǎn)蝕坑深寬比和長(zhǎng)寬比的影響。受應(yīng)力集中的影響，裂紋常萌生于坑口或坑肩;次級(jí)點(diǎn)蝕坑的存在，可能會(huì)改變裂紋萌生的位置?；贑lark模型，確定了高溫低濃度Cl-環(huán)境中應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算公式，分析了溫度和屈服強(qiáng)度的不確定性對(duì)裂紋擴(kuò)展隨機(jī)性的影響。
　　在考慮客

6、觀和主觀不確定性基礎(chǔ)上，建立了應(yīng)力腐蝕失效概率模型。分析了啟裂失效、泄漏失效和斷裂失效三種應(yīng)力腐蝕失效模式，把失效函數(shù)中的主要參數(shù)作為隨機(jī)變量，分析了失效的不確定性。進(jìn)一步考慮了“應(yīng)力腐蝕失效”的模糊性，采用模糊概率理論，建立了應(yīng)力腐蝕模糊失效概率模型。
　　作者對(duì)應(yīng)力腐蝕影響因素、點(diǎn)蝕坑的產(chǎn)生及隨機(jī)性、裂紋的萌生及擴(kuò)展、應(yīng)力腐蝕失效概率等問(wèn)題開(kāi)展了研究，獲得了介質(zhì)壓力對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響規(guī)律，提出了點(diǎn)蝕萌生的判據(jù)，解釋了多數(shù)裂紋萌生