980 MPa级汽车薄板钢慢速率拉伸研究

利用慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了三种980MPa级汽车薄板钢的延迟开裂性能。试验结果表明,DP980钢组织为马氏体+铁素体,QP980钢组织为马氏体+铁素体+少量残留奥氏体,TWIP980钢组织为单一奥氏体及奥氏体内部的大量退火孪晶。在5%NaCl溶液中,DP980、QP980和TWIP980钢的抗延迟断裂性能依次变好,TWIP980钢的抗延迟断裂性能最好。

核电用304L不锈钢包壳的慢应变速率拉伸试验

对核电用304L不锈钢包壳进行慢应变速率拉伸试验,用扫描电子显微镜对试样的断口进行观察。结果表明:核电用304L不锈钢包壳的应力腐蚀开裂敏感性系数接近1,在高温氮气和高温、高压水中测试后,试样断口的宏观形貌基本一致,呈韧性断裂特征;核电用304L不锈钢包壳在高温、高压水中的应力腐蚀敏感性较低。

LC4高强铝合金的慢应变速率拉伸试验

采用慢应变速率拉伸 (SSRT)技术测试了LC4铝合金在空气和质量分数为 3.5 %的NaCl溶液中的应力腐蚀断裂 (SCC)行为 .研究了应变速率对铝合金SCC行为的影响和氢在LC4高强铝合金应力腐蚀断裂过程中的作用 .试验结果表明 ,LC4合金具有SCC敏感性 ,在潮湿空气中发生应力腐蚀断裂 ,而在干燥空气中不发生应力腐蚀断裂 .对于长横取向的LC4铝合金试样 ,在应变速率为 1.331× 10 6s 1时 ,其SCC敏感性比应变速率为 6 .6 5 5× 10 6s 1时的敏感性大 .在潮湿空气和阳极极化条件下 ,铝合金的应力腐蚀断裂机理是以阳极溶解为主 ,氢几乎不起作用 .在预渗氢或阴极极化条件下 ,氢脆起主要作用 ,预渗氢时间延长可加速LC4合金的应力腐蚀断裂 .

时效状态对7000系超高强铝合金微观组织和慢应变速率拉伸性能的影响

采用常规拉伸和慢应变速率拉伸方法测试了Al-9.88Zn-2.40Mg-2.32Cu-0.12Zr铝合金在T6,RRA及T73时效状态下的力学性能和抗应力腐蚀性能,并通过SEM和TEM观察了慢应变速率拉伸断口形貌及析出相特征。TEM结果表明,T6,RRA和T73时效状态的晶内析出相分别以GP区+η’相、η’相+η相、η相为主,并且晶内和晶界析出相尺寸以及晶界PFZ宽度依次增大;同时晶界析出相逐渐由长条状连续分布逐渐转变成球状不连续分布。这些微观组织特点使得3种时效状态下实验合金具有不同应力腐蚀开裂倾向、常规拉伸性能和断口形貌特征。

5083铝合金慢应变速率拉伸下的应力腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸(SSRT)测试法及扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)分析手段,研究了预变形量及应变速率对5083铝合金在空气和3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。结果表明:在空气中,5083铝合金几乎不发生SCC现象,其断口均呈现韧性断裂形貌;在3.5%NaCl溶液中,5083铝合金具有SCC敏感性,其断口呈现局部沿晶界或相界断裂形貌,随着应变速率的减小,应力腐蚀敏感指数(ISSRT)增大,当应变速率减至1×10-6s-1时,其应力腐蚀断口呈现典型的解理脆断特征;(Mg5Al8)等第二相析出及预变形后位错增多是导致5083铝合金SCC敏感性增大的主要原因。

1180 MPa级超高强钢慢速率拉伸延迟开裂性能

针对DP1180和QP1180两种超高强度汽车用钢板,通过微观组织分析和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了这两种1180 MPa级超高强汽车钢的延迟开裂性能。试验结果表明,DP1180钢的微观组织为马氏体+铁素体,QP1180钢的微观组织为马氏体+铁素体+少量残余奥氏体。试验钢的延迟开裂性能用其在0. 1 mol·L^(-1)的HCl介质中与空气介质中的力学性能指标的比值表示。QP1180钢断裂时间、断面收缩率、断后伸长率、抗拉强度的比值均低于DP1180钢,说明0. 1 mol·L^(-1)的HCl介质对QP1180钢力学性能指标影响更大些,其延迟开裂的敏感性更高。

慢应变拉伸速率和H_2S,Cl^-及H^+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂的影响

通过慢应变速率拉伸、均匀设计和扫描电镜等方法,研究了慢应变拉伸速率和H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂敏感性的影响。研究表明,随着拉伸应变速率的减小,08Cr2AlMo钢在饱和H2S溶液中的应力腐蚀敏感性基本呈单调增加的趋势,拉伸速率为5.67×10-6s-1时试样已发生应力腐蚀开裂。H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂敏感性具有重要影响作用,影响因素两两之间存在协同作用。在饱和H2S溶液中,杂质离子Cl-和H+对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂具有促进作用。

不同腐蚀条件下L360钢慢应变速率拉伸性能分析

利用慢应变速率拉伸法研究了L360钢在NACE 0177—2005标准A溶液、模拟地层水两种腐蚀环境中的慢应变速率拉伸性能,运用扫描电镜SEM分析L360钢在两种腐蚀介质中的裂纹扩展规律及其断口形貌特征。综合分析A溶液、模拟地层水与空气中的慢应变拉伸实验结果发现,L360钢抗拉强度在A溶液和模拟地层水中分别衰减3.1%和12.1%,断后延伸率分别降低48.3%和69.2%,慢应变速率拉伸过程中发生形变、开裂直至断裂破坏所吸收的应变能分别降低47.5%和75.9%,说明L360钢在两种腐蚀介质中抵抗环境腐蚀和载荷冲击的能力均明显下降,在模拟地层水中具有较高的SCC敏感性。

慢应变速率拉伸下铝合金的缓蚀性能

通过构建一种新方法即相移与电化学阻抗谱相结合的方法来原位预测慢应变速率拉伸条件下铝合金的缓蚀过程及变化规律。相移法可用来描述慢应变速率拉伸条件下裂纹开始萌生与明显扩展的时刻;电化学阻抗谱法可在慢应变速率条件下原位表征金属-溶液界面处氧化膜溶解、点蚀等信息。选用硅酸钠、氯化铈、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)这三种试剂,系统研究它们对铝合金慢应变速率拉伸过程中裂纹萌生与扩展规律的影响。实验结果发现,在三种试剂的作用下合金的抗应力腐蚀敏感性均增强,断口形貌由杂乱变为均匀;断裂方式由混合型断裂向单一型转变。相移法结果表明加入这三种试剂后裂纹萌生和扩展时刻均向后推迟;电化学阻抗谱测试结果表明三种试剂均能抑制金属溶解,但对应力腐蚀的不同阶段的影响不同。

温度对超级13Cr油管钢慢拉伸应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂试验方法,通过σ-ε曲线和SEM等分析了超级13Cr油管钢抗拉强度、延伸率、断裂时间、应力腐蚀开裂敏感性指数(kscc)和断口形貌;研究了温度对其在3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)的影响。结果表明:当温度<60℃时应力腐蚀的程度较轻;当温度>80℃时应力腐蚀的程度严重;随温度的升高,超级13Cr油管钢的抗拉强度降低,延伸率减小,断面收缩率减小,断裂时间减小,应力腐蚀开裂的倾向性增大,应力腐蚀开裂敏感性指数kσ和kε均呈现增大的趋势,且kε比kσ增大的趋势更显著;温度对超级13Cr油管钢的塑性变形性的影响比对抗拉强度的影响更大。

NACE A溶液中S31603不锈钢慢应变速率拉伸试验研究

采用慢应变速率拉伸实验方法,研究了温度和压力对S31603奥氏体不锈钢在标准NACE A溶液(5.0%Na Cl和0.5%CH3COOH)中应力腐蚀敏感性的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)对断口形貌进行观察和分析表明,S31603不锈钢在NACE A溶液中易发生应力腐蚀开裂,温度和压力对S31603奥氏体不锈钢的应力腐蚀敏感性有较大的影响,随着温度和压力的升高,试样的力学性能下降,应力腐蚀敏感性增强;在16MPa、160℃环境下,S31603不锈钢试样的断后延伸率和内积功应力腐蚀敏感性指数分别达到65.06%和72.1%,应力腐蚀开裂倾向最为显著。

激光冲击处理不锈钢慢应变速率拉伸应力腐蚀性能

利用激光冲击处理技术对304不锈钢片试样进行激光冲击处理。采用慢应变速率拉伸实验方法评价304不锈钢激光冲击处理前后在80℃时、质量分数为3.5%Na Cl溶液中的应力腐蚀开裂敏感性。通过金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析激光冲击处理后表面强化层的晶粒细化程度。采用显微硬度计测定了表面显微硬度分布及影响层深度。实验结果表明,激光冲击处理未能显著细化试样表层晶粒,但可以提高显微硬度。随着冲击次数增加,表面显微硬度值也增加,影响层厚度提高。慢应变速率拉伸应力腐蚀试验结果表明激光冲击处理可以降低不锈钢应力腐蚀开裂敏感性,且双面冲击处理比单面冲击处理效果更好。

高压慢拉伸试验机加载系统故障诊断及排除

石油石化行业中易于发生应力腐蚀的金属结构多处于高压环境下工作,而慢应变速率拉伸(SSRT)试验是评价应力腐蚀敏感性的有效手段。有必要针对石油高校的学生开设高压环境下的SSRT教学实验。中国石油大学(华东)引进了国外某公司生产的高压SSRT试验机,在实验过程中遇到了加载系统偏转的问题。通过对试验机的加载原理进行分析,采用排查法确定设备的失效环节,进而制定解决措施。结果发现,设备失效缘于丝杠与销钉定位接头之间采用螺纹装配配合焊接的连接方式,易于产生应力集中,且焊接质量差,连接处发生脱焊。提出了3种维修方案,并针对现有配合模式进行了焊接修复,没有出现焊接裂纹和焊接变形,实现了慢应变速率拉伸试验机的正常运转,保证了实验教学的正常进行。

慢加载拉伸时球墨铸铁的力学性能

在 3 3× 10 0 s- 1 ～ 3 3× 10 - 5s- 1 范围内连续调整拉伸速率 ,测定了韧性、介韧性、脆性球墨铸铁的σb,δ及Ψ值。结果发现 ,随拉伸速率逐渐减小 ,上述性能指标先是逐渐增大 ,至某一最大值后又逐渐减小 ,所得曲线呈峰状 ,但三种球铁峰值及峰的形状有所不同。作为脆性金属材料的中硅球铁 (～ 5 %Si) ,在低拉伸速率时呈现出一定塑性 ,表明这类材料在慢拉伸条件下 ,其塑性尚有一定潜力。初步研究表明 ,慢拉伸时球铁的变形机制发生改变。

预拉伸变形对Al-Cu-Mg合金腐蚀性能的影响

采用表面腐蚀、慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究预拉伸变形对Al-Cu-Mg合金腐蚀性能的影响。利用扫描电镜观察分析Al-Cu-Mg合金断口形貌及结构。结果表明,预拉伸变形可显著提高合金位错密度,为H原子的扩散提供更多的通道,因此,在相同腐蚀时间下,3.5%Na Cl溶液中T8态Al-Cu-Mg合金的腐蚀速率高于T6态。此外,预拉伸变形可显著增加S相弥散度,使得S相两侧的无沉淀析出带变窄,有效降低了晶界和晶内的电位差,从而降低晶界沉淀相的溶解速度,因此,在同一热处理状态下,Al-Cu-Mg合金在饱和H2S溶液中的应力腐蚀开裂敏感性高于干燥空气中的腐蚀开裂敏感性。同一应变速率下,T8态Al-Cu-Mg合金具有比T6态更好的抗应力腐蚀性能,表明预拉伸变形处理可显著提高合金的抗应力腐蚀性能。

NEPE推进剂拉伸断裂行为研究

通过单向拉伸力学性能实验,考察了不同测试温度和不同拉伸速率条件下NEPE推进剂力学性能的变化情况。采用扫描电镜(SEM)和原位拉伸SEM观察了推进剂拉伸断面形貌。结果表明,在低温测试条件下,NEPE推进剂最大伸长率较常温条件下显著降低,最大抗拉强度较常温和高温条件下显著升高,NEPE推进剂的破坏主要表现在黏合剂的撕裂和固体颗粒的断裂;在高温、慢拉伸速率的测试条件下,推进剂断裂时结构被破坏的程度较大,NEPE推进剂的破坏首先发生在固体颗粒堆积处,再到黏合剂网络结构。推进剂断裂的过程是推进剂拉伸取向与裂纹扩展之间的竞争过程。

慢应变速率作用下P110管材的环境开裂行为及防护措施

为有效降低管材P110在含硫油气井服役工况中存在力学性能不确定性以及应力腐蚀开裂的风险,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法,实验研究表面电镀Ni-W前后套管钢P110在NACE TM 0177标准A溶液、油田模拟地层水2种环境中的应力腐蚀行为特性,分析测试了管材强度、塑性以及应变能的变化规律。结果表明:慢速率应变拉伸动载条件下P110套管钢在含H_(2)S液相腐蚀介质中的环境开裂敏感性及损伤行为显著,强度及变形能力均低于室温拉伸实验且发生脆性断裂;表面电镀Ni-W合金并进行热处理后,可有效抑制P110套管钢的强度损伤,屈服强度降低幅度仅为1.00%~2.25%,断后延伸率、应变能降低幅度显著减小,且断裂方式恢复为韧性断裂。建议管材服役于含硫且承受高水平外载荷的油气井工况时,适当提升安全系数或降低管柱承受载荷大小,同时表面采用Ni-W合金镀层防护措施,综合降低管材环境开裂敏感性及其脆性断裂的风险。

条形缺陷对L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响

通过抗硫化物应力腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验、氢含量测试等方法研究条形缺陷对H_(2)S环境下L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响。结果表明,环焊缝在72%、85%和110%SMYS(最小屈服强度)应力水平下,热影响区出现裂纹且裂纹长度随加载应力增大而增大;条形缺陷环焊缝试样在屈服点后快速发生断裂,其断裂应变(0.024)仅为非缺陷环焊缝试样的21.05%;条形缺陷存在促进氢离子在裂纹尖端聚集从而加剧发生开裂倾向,消氢处理技术可以有效降低氢含量,降低环焊缝抗硫化物应力腐蚀开裂敏感性降低。

应变速率对X80管线钢应力腐蚀的影响

利用慢应变速率拉伸试验研究了应变速率对X80管线钢在土壤模拟溶液中的应力腐蚀的影响。采用的模拟溶液以我国西北部碱性土壤的化学成分为基础,在不同应变速率条件下进行试验。样品断裂后利用扫描电镜对断口形貌以及断口侧面二次裂纹进行观察。研究结果表明:X80钢在1.0×10-6s-1应变速率下表现出最高的应力腐蚀敏感性。低于该应变速率下,应力腐蚀敏感性略有降低;而高于该应变速率下,应力腐蚀敏感性明显减小。不同应变速率下应力腐蚀敏感性的差异主要是由应力腐蚀过程中腐蚀和力学作用的影响程度不同造成。应变速率低于1.0×10-6s-1时,腐蚀作用影响更大,较长的腐蚀时间造成裂纹被腐蚀,裂纹扩展受到影响,因此应力腐蚀敏感性略有降低。当应变速率高于1.0×10-6s-1时,力学作用主导整个过程,形成的裂纹没有受到足够腐蚀的情况下,在力学作用下发生快速机械扩展、断裂,因此产生了明显降低的应力腐蚀行为。

应变速率及环境介质对Zn-Cu-Ti合金应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)等方法研究了挤压态Zn-1.0Cu-0.2Ti(wt%)合金在空气、自来水及3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为及应变速率对合金SCC行为的影响。结果表明,应变速率为1×10-6s-1时,合金的SCC敏感性最大;在1×10-6s-1的应变速率下,合金在自来水与3.5%NaCl溶液中的SCC敏感性比空气中弱。