全浸腐蚀后焊接接头疲劳裂纹扩展速率分析

服役于海洋环境中的风力发电机,其塔筒上的焊接结构不可避免地要遭受洋流、风浪、工作过程中带来的疲劳载荷及海洋复杂环境引发的腐蚀,往往成为腐蚀疲劳失效中的薄弱环节,因此,研究焊接接头的腐蚀疲劳现象,探索其背后的运作机制具有十分重要的意义.选用S355低合金高强钢作为试验材料,进行S355钢焊接接头在5%NaCl环境中的预腐蚀疲劳裂纹扩展试验.试验结果表明,与未经预腐蚀的试件相比,预腐蚀48 h的试样疲劳裂纹扩展速率并没有明显增加,而预腐蚀336 h的试样疲劳裂纹扩展速率增加显著.利用扫描电子显微镜对预腐蚀后的疲劳试件进行微观表征,观察到在裂纹扩展路径周围存在微裂纹和分支裂纹,表明金属发生了脆化.在预腐蚀疲劳断面上,观察到了裂纹扩展模式的转变,表层金属呈现平面脆性特征,内部金属保留了疲劳韧性特征,微观表征的结果表明,预腐蚀脆化了表层金属,从而加快了试件整体的疲劳裂纹扩展速率.

管道高周腐蚀疲劳损伤模型与数值模拟研究

根据疲劳与应力腐蚀损伤的耦合效应,利用非线性累积原理,构建了金属材料的高周疲劳损伤演化模型。以API X65管道钢为研究对象,结合实验确定了腐蚀疲劳损伤演化参数。利用ABAQUS软件二次开发模拟了含不同腐蚀坑形状的管材试样腐蚀的疲劳损伤演化与裂纹萌生过程,探讨了腐蚀疲劳裂纹萌生对腐蚀坑形貌的敏感性。结果表明:腐蚀坑宽度与深度相同时,半椭球型腐蚀坑试样腐蚀疲劳裂纹萌生寿命最长,圆台型与圆锥型次之,矩形体腐蚀坑试样裂纹最先萌生;半椭球体腐蚀坑试样应力腐蚀损伤对总损伤的贡献量始终大于疲劳损伤,而对于其他类型腐蚀坑,腐蚀疲劳裂纹萌生主要源于疲劳损伤的累积。

服役条件下飞机结构腐蚀损伤概率模型研究

从现役飞机结构腐蚀损伤外场调研数据入手 ,对飞机结构主要材料 LY1 2 CZ的腐蚀特征量进行了统计分析。结果表明 ,给定时间下腐蚀损伤深度服从 Weibull分布 ;给定可靠度下 ,腐蚀深度 (d)随时间的变化符合 Sigmoid曲线规律 ;在较为恶劣环境下某型机内部件防腐涂层的有效期约为 2 .

基于人工神经网络的结构腐蚀损伤定量预测

用 BP神经网络算法分别对飞机结构材料、1 Cr1 7不锈钢腐蚀损伤数据进行学习训练 ,建立了腐蚀损伤与环境条件的映射模型 ,并预测腐蚀损伤值。结果表明 ,ANN预测的精度比灰色GM( 1 ,1 )模型及 Logistic模型的预测精度高 ,且对数据有较好的适应能力 ;将

硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率的研究

针对高强钢在硫化氢环境中腐蚀疲劳数据极为缺乏的现状,研究高压气瓶材料4130X在硫化氢腐蚀介质中的疲劳裂纹扩展速率。结合气瓶实际运行的环境和应力状态,应用改进型WOL(wedge-opening-loading)试样,在自行改造的专用低周腐蚀疲劳试验机上,完成0.0067Hz超低频率下饱和H2S溶液、中等浓度H2S溶液和空气三种环境下的腐蚀疲劳试验,并用Paris公式进行两段式拟合,得出da/dN—ΔK的数学表达式。将试样微观断口的变化与宏观应力强度因子K的变化进行对比研究,给出不同环境中三个阶段K值的定量结果。结果表明:相同条件下,H2S环境中的疲劳裂纹扩展速率比空气环境中大20倍以上;但当H2S浓度达到一定范围后,对da/dN影响并不按比例增长,浓度相差11倍时,da/dN相差2.4倍,H2S腐蚀介质的存在加速了疲劳破坏。

火炮制退机节制环失效微观机理的实验研究

为了研究火炮制退机节制环的故障原因和失效机理,基于金属腐蚀磨损理论和微观分析技术,综合运用光学金相显微镜分析、扫描电镜及能谱分析、显微硬度测定、电感耦合等离子体质谱法和火焰原子吸收光谱法等分析测试手段,结合报废节制环和从大修工厂待修火炮上采集的驻退液样本,从微观层面分析了节制环失效机理。研究表明,节制环作为制退机产生后坐阻力的关键部件之一,主要受到冲击磨损、化学腐蚀和气蚀破坏的复合作用而失效。

核电厂管道及焊接接头失效案例综述

通过收集近年来发生的200多起核电设备失效案例并整理分析,对核电设备失效的基本现状进行统计归纳,主要针对碳钢、不锈钢管道及焊接接头进行失效模式、原因、机理的统计分析。从整体的失效情况来看,腐蚀失效是核电站主要设备比较突出的失效问题;核电管道约80%的失效形式是局部腐蚀和振动疲劳,核岛、常规岛和海水系统的碳钢与不锈钢管道因材质、作用等差异,失效的具体形式也有所不同;应力腐蚀开裂是焊接接头的主要失效形式。

海洋系泊链钢22MnCrNiMo腐蚀磨损试验与数值分析研究

建立了锚链在海洋环境中腐蚀磨损(简称"磨蚀")累积损伤数值分析方法,该方法采用非线性有限元分析,能够同时考虑锚链链环间接触面在海水中的腐蚀和磨损耦合损伤。针对22MnCrNiMo低碳低合金钢材料,进行了力学性能、海水侵蚀以及磨蚀性能等多方面的试验研究,确定了基于该材料的锚链链环间接触面在海水中磨蚀损伤数值分析中的相关参数。通过对计算结果与试验结果的比较分析,验证了锚链链环间接触面磨蚀累积损伤数值分析方法的可行性与准确性。

3．5％NaCl水溶液腐蚀环境中冷胀孔抗疲劳强化效果的试验研究

在对以１２ｍｍ厚的７４７５－Ｔ７６１铝合金板为基材的常规制孔（铰孔）与冷胀孔（孔壁挤压）进行的腐蚀环境（３．５％ＮａＣｌ溶液）和随机谱载联合作用下的成对对比试验结果表明，冷胀孔的抗腐蚀疲劳性能比普通孔好得多。由试验结果的统计处理知，９５％置信水平下冷胀孔在３．５％ＮａＣｌ溶液中的平均疲劳寿命比常规制孔的提高２．３６倍到４．１６倍。因此，在飞机和其他结构的关键部位，采用冷胀孔技术是一种提高腐蚀环境下结构疲劳性能的行之有效的方法。

冷却水管破裂失效分析

某涡轮试验台调试冷却水系统时,发现外管线有一轴向裂纹。通过断口分析、金相检查、成分测试等试验,对水管破裂的原因进行了分析。结果表明,外管线破裂属于低应力腐蚀疲劳失效,管材存在带状分层夹杂物缺陷是造成破裂失效的内在因素,循环水质对管壁的腐蚀作用是促使冷却水管破裂失效的外部因素,某一水压下的压力脉动和振动加速了冷却水管的失效。

腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别

疲劳主要失效模式识别是结构系统疲劳可靠性理论研究的主要内容之一。本文研究了腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别方法:(1)建立了腐蚀环境下结构元部件损伤随机模型,对该模型的适用性作了讨论;(2)研究了识别结构系统疲劳主要失效模式的全局分枝约界法,与结构元部件损伤随机模型结合,实现腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别,并对算法执行过程作了调整;(3)引入了一种安全裕量方程确定方法。理论分析和数值算例表明,本文所提算法可实现腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别。

微机辅助直流电位法腐蚀疲劳裂纹扩展速率测试研究

本文所给微机辅助直流电位法腐蚀疲劳裂纹扩展速率测试系统,采用峰值采样技术,消除了裂纹闭合影响。系统可同时给出 da/dN～△K 的波动曲线、光滑曲线及分段拟合后的曲线,有利于腐蚀疲劳裂纹扩展机制分析与寿命估算。系统用于GC-4钢研究表明,GC-4钢腐蚀疲劳裂纹扩展属于包含平台阶段的应力腐蚀型,符合过程竞争模型,但要对 Austen 模型进行修正。

加载频率变化的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型

试验得出了 0 Cr1 8Ni9钢在质量分数为 0 .1 % Na Cl溶液中 4个不同加载频率下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。结合试验结果 ,并采用数学分析方法 ,给出了环境加速因子 C( f)的表达式 ,进而提出了一种腐蚀疲劳裂纹扩展速率的 dad N～ (ΔK ,f )数学计算模型。

中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为

在自制的微动疲劳试验机上开展中性腐蚀环境下单根钢丝的微动疲劳实验,考察在相同接触载荷下,不同振幅对钢丝的微动疲劳行为的影响,并用扫描电子显微镜观察疲劳钢丝的磨痕和断口形貌,研究钢丝微动疲劳断裂机制。结果表明:在较大的振幅下,钢丝的微动区均处于滑移状态,而在较小振幅下,钢丝的微动区从滑移状态逐渐转变为黏着状态;磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和塑性变形;钢丝疲劳寿命随着微动振幅的增大而减小;钢丝的疲劳断口可分为3个区域,即疲劳源区、裂纹扩展区及瞬间断裂区。

氢环境中低碳钢短裂纹疲劳扩展规律的研究

采用电解充氢方法，研究了低碳钢在氢环境中，短裂纹疲劳扩展规律。结果表明：在相同△Ｋ值下，ｄａ／ｄＮ与腐蚀疲劳相比，提高了约一个数量级：△Ｋｔｈ（Ｈ）≈１０５Ｎ／ｍｍ３／２；金相分析表明：裂纹以沿晶和穿晶混合型扩展。其形态与腐蚀疲劳裂纹有显著的差别。

腐蚀疲劳裂纹扩展的马尔可夫链模型及实验验证

在腐蚀环境下对LY12CZ铝合金试验件进行疲劳裂纹扩展实验,通过高倍显微镜观测并记录裂纹长度及相应的循环数。基于腐蚀条件下疲劳裂纹扩展数据的分散性及统计特性,提出用马尔可夫链模型模拟腐蚀疲劳裂纹的扩展,建立腐蚀疲劳裂纹扩展规律的概率模型,得到给定疲劳寿命时的裂纹超出数概率分布和给定裂纹长度时的疲劳寿命累积概率分布。将模拟结果与实验结果进行比较表明:马尔可夫链模型能够相当好地描述腐蚀疲劳裂纹扩展规律,为飞机结构的寿命预测提供参考。

腐蚀疲劳裂纹扩展的在线监测及频率影响

在分析了腐蚀疲劳裂纹扩展数据处理的一般方法之后，提出腐蚀疲劳裂纹扩展数据处理和在线监测的神经网络方法，这种方法弥补了现有疲劳裂纹扩展数据处理和在线监测方法的不足。

频率对BG-P110油管钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响

油管服役工况下,受腐蚀介质和交变载荷的共同作用,腐蚀介质腐蚀油管内外壁而产生表面结构不连续。当有拉伸、弯曲、振动载荷出现时,表面结构不连续处会产生应力集中,发生腐蚀疲劳断裂失效。以宝钢BG-P110油管材料为对象,通过不同载荷频率下的疲劳和腐蚀疲劳裂纹扩展试验,分别测量大气和3.5 wt%Na Cl环境下的疲劳裂纹扩展速率。结合断口形貌和成分分析,分析频率对BG-P110油管材料腐蚀疲劳裂纹扩展的影响。交变载荷相同时,腐蚀环境加快BG-P110油管的疲劳裂纹扩展速率;腐蚀环境相同时,频率越低BG-P110油管疲劳裂纹扩展速率越大。

铝合金蚀坑损伤参量评述

将蚀坑损伤参量分成4类:尺寸、形状、统计和试验参数,回顾了蚀坑深度、投影面积、长宽比、矩形比、表面腐蚀率、分形维数、预腐蚀系数等影响剩余寿命的主要损伤参量,总结了蚀坑等效成初始裂纹的方法.

腐蚀管道剩余强度数值分析及ANSYS二次开发

随着工业的迅速发展,压力管道在化学化工领域占据着很重要的地位,但是由于腐蚀等问题的存在,所以通过力学的角度对管道进行剩余强度的分析是很有必要的。首先运用ANSYS软件分析了管道在不同腐蚀缺陷下的极限承载能力,并将数值结果与相应试验工况对比,验证了数值模拟的准确性。然后,用ANSYS软件管道腐蚀缺陷模型进行数值模拟,分析不同腐蚀缺陷尺寸对管道等效应力的影响。由于在分析管道剩余强度时需要考虑腐蚀缺陷尺寸的影响,而在Ansys软件中分析不同腐蚀缺陷尺寸模型需要在GUI界面中反复操作,十分繁琐,为了简化分析流程、节省时间。基于APDL语言并结合GUI界面,采用交互方式对软件进行二次开发,将管道模型的腐蚀缺陷尺寸进行参数化控制。