奧氏體不銹鋼應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備中的廣泛應用，由Cl-引起的應力腐蝕開裂事故頻繁發(fā)生。因應力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking，SCC)引起的斷裂屬于低應力脆性破壞，常在設備沒有任何先兆的情況下造成災難性后果，嚴重威脅著人民生命和財產安全。受環(huán)境、應力以及材料等因素的影響，應力腐蝕機理和過程頗為復雜，應力腐蝕失效具有很大的不確定性，雖然研究人員已對應力腐蝕機理、影響因素以及裂紋擴展等進行了大量研究，但仍有許多問題

2、需要解決。為了進一步加深對奧氏體不銹鋼應力腐蝕失效過程的認識，作者針對應力腐蝕的幾個關鍵問題展開研究，主要包括:應力腐蝕影響因素、點蝕的形成、裂紋的萌生和擴展、失效概率。弄清這些問題，有助于為防范設備的應力腐蝕失效采取針對性的措施。
　　通過S32168奧氏體不銹鋼在Cl-環(huán)境中的慢拉伸試驗，研究了介質壓力對應力腐蝕敏感性的影響，結果表明，隨著溫度的升高，介質壓力對應力腐蝕敏感性的影響增大。采用灰色關聯(lián)理論，對介質壓力和溫度與應力

3、腐蝕敏感性的關聯(lián)性進行了分析，結果表明，溫度對應力腐蝕敏感性的影響比介質壓力的顯著。同時，分析了構件幾何結構和材料微觀結構對應力腐蝕的影響，結果表明，Cl-在縫隙內富集，并且富集程度隨著離縫口距離的增加而增加，Cl-的富集提高了應力腐蝕敏感性。研究了奧氏體不銹鋼材料中因焊接產生的馬氏體組織對點蝕的影響，研究表明，馬氏體組織使點蝕電位降低，進而增加了應力腐蝕敏感性。
　　基于電化學理論，對點蝕的萌生、生長以及隨機性進行了研究。分析了

4、點蝕產生的電化學過程，計算了腐蝕電位、測定了臨界點蝕電位，在此基礎上，建立了點蝕萌生的判據(jù)，并對點蝕萌生的隨機性進行了分析。結果表明，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溶液中的實驗數(shù)據(jù)為例，研究了點蝕萌生過程的隨機性。結果表明，非齊次泊松過程可以很好地描述點蝕萌生過程的隨機性?；邳c蝕萌生于MnS夾雜部位的理論，建立了半橢球形點蝕坑沿深度方向尺寸的計算公式，并對點蝕坑尺寸的隨機性進行了分析。

5、
　　測量了點蝕坑的尺寸，分析了點蝕形貌對裂紋萌生的影響以及點蝕坑內裂紋萌生的機理，并對應力腐蝕裂紋擴展速率及其隨機性進行了相關研究。結果表明，點蝕坑內的應力集中程度受點蝕坑深寬比和長寬比的影響。受應力集中的影響，裂紋常萌生于坑口或坑肩;次級點蝕坑的存在，可能會改變裂紋萌生的位置?；贑lark模型，確定了高溫低濃度Cl-環(huán)境中應力腐蝕裂紋擴展速率計算公式，分析了溫度和屈服強度的不確定性對裂紋擴展隨機性的影響。
　　在考慮客

6、觀和主觀不確定性基礎上，建立了應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力腐蝕失效模式，把失效函數(shù)中的主要參數(shù)作為隨機變量，分析了失效的不確定性。進一步考慮了“應力腐蝕失效”的模糊性，采用模糊概率理論，建立了應力腐蝕模糊失效概率模型。
　　作者對應力腐蝕影響因素、點蝕坑的產生及隨機性、裂紋的萌生及擴展、應力腐蝕失效概率等問題開展了研究，獲得了介質壓力對應力腐蝕的影響規(guī)律，提出了點蝕萌生的判據(jù)，解釋了多數(shù)裂紋萌生