16MnR液氨储罐应力腐蚀分析及防止措施

由于工作应力以及残余应力的叠加,液氨储罐焊缝处往往存在较大的拉应力,容易发生应力腐蚀破坏。在定期检验过程中发现液氨储罐焊缝处出现裂纹,采用光谱仪分析组织成分,金相显微镜观察微观组织,能谱分析腐蚀产物。结果表明罐的内表面横向裂纹多起源于焊缝和母材的融合线,主干裂纹和焊缝垂直多呈线性,分支呈树枝状,是典型的应力腐蚀裂纹特征。在液氨中可以添加水量(控制超过0.2%)作为缓蚀剂,使用温度不低于-5℃,以减少氧和二氧化碳的影响。

抗氢致开裂钢16MnR(R-HIC)在加氢装置中的应用

从氢致开裂(HIC)的腐蚀机理出发,结合洛阳分公司800kt／a柴油加氢精制装置中的循环氢压缩机入口分液罐的设计选材问题,阐述了抗氢致开裂钢16MnR(R-HIC)在加氢装置中的实际应用情况。对16MnR(R-HIC)、16MnR、20g在化学成分以及抵抗湿硫化氢腐蚀性能上进行了对比,并对应用抗氢致开裂钢的压力容器的制造检验要求提出较严格的要求。

超大壁厚16MnR钢焊后局部电磁感应热处理有限元仿真研究

基于Ansys软件建立了超大壁厚16MnR钢圆筒形构件环形对焊后的仿真模型和试验件仿真模型,首先对试验件进行温度场模拟计算,结果与试验数据吻合良好,验证了仿真程序与参数的精确性和可靠性。运用同样的模拟仿真方法和参数对超大壁厚16MnR钢圆筒形构件仿真模型进行温度场和应力场模拟计算,获得加热宽度和保温宽度最优参数值;应力场模拟计算中发现升温阶段内壁产生压应力而外壁产生拉应力,温度降至室温时内壁产生拉应力而外壁产生压应力,提高加热宽度且内外壁双侧加热可有效降低局部热处理引入的残余应力。

16MnR钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展规律

采用压力容器用16MnR热轧钢不同缺口尺寸、不同厚度的紧凑拉伸(CT)试样,进行了不同温度、不同应力比条件的一系列疲劳裂纹扩展实验,得到了相应实验条件下的疲劳裂纹扩展速率.讨论了高温环境、缺口半径、应力比及试样厚度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律.结果表明:16MnR钢在环境温度为150和300℃时的疲劳裂纹扩展速率比25和425℃时低,300℃时疲劳裂纹扩展速率最低,300℃以上时随温度的升高裂纹扩展速率增大;缺口半径的大小对初期疲劳裂纹扩展有较大的影响;应力比对16MnR钢的疲劳裂纹扩展行为没有影响;疲劳裂纹扩展速率随试样厚度的增大而增大.

加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响

通过实验和有限元(FEM)计算研究了加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响.结果表明,该钢的解理断裂机理及相应测得的细观解理断裂应力σf和宏观解理断裂应力σ_F不随加载速率、缺口几何和加载方式发生变化.不同缺口几何和加载方式试样的缺口韧性随加载速率的变化可以通过判据σ_(yymax)≥σF预测.σ_(yymax)为缺口前的最大正应力,可通过有限元计算得到.σ_F可作为一个工程缺口韧性参数用于含缺口类缺陷的结构完整性评定中.钢的σ_F值可用Griffiths-Owen缺口试样在一个温度和加载速率下获得.

压力容器钢16MnR在地震载荷下的低周疲劳性能

用模拟强震下的高应变低周疲劳及Ｅｌｃｅｎｔｒｏ地震波谱对常用压力容器钢１６ＭｎＲ的疲劳性能作了试验研究。

16MnR钢在不同应力比下的疲劳裂纹扩展的试验研究及模拟

采用3.8 mm厚带有圆形缺口的CT试样,研究了16MnR钢在不同应力比的恒幅循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展。开发了一种基于疲劳损伤的方法来模拟疲劳裂纹扩展速率。将16MnR钢的循环塑性本构模型通过用户材料子程序UMAT嵌入到ABAQUS中。把有限元计算得到的疲劳裂纹尖端附近区域的弹塑性循环应力应变结果,代入到疲劳损伤模型中,得到每个加载循环在裂尖各点产生的疲劳损伤值。通过疲劳损伤准则,导出疲劳裂纹稳定扩展速率的计算公式。疲劳裂纹扩展试验验证了模拟结果。实验结果和模拟结果都表明,该试样厚度下,应力比对裂纹扩展速率几乎没有影响。

16MnR中板热轧变形时再结晶规律的研究

借助于理论分析与实验模型研究,模拟了16MnR中板热轧变形时奥氏体再结晶规律的演化过程,并根据实测结果对静态再结晶模型进行了修正。所得结果与实测符合得较好,作为将理论与实验的研究结果应用于现场的初步尝试,为在生产实际中控制与预报中板的组织与性能提供了理论基础。

16MnR钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)

在Gleeble-1500热模拟机上测定了16MnR钢在不同冷却速度下连续冷却时的膨胀曲线,结合金相-硬度法、示差热分析法获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线);研究了16MnR钢连续冷却过程中奥氏体转变过程及转变产物的组织形态,比较了其与同类转变曲线的差别。

采用球压痕法测16MnR钢的拉伸性能

采用球压痕试验和常规拉伸试验两种方法对16MnR钢的拉伸性能进行了测试并进行了对比。结果表明:球压痕法能够准确、基本无损地测出试验钢的拉伸性能,其结果与常规拉伸试验结果比较符合,屈服强度和抗拉强度的最大误差分别为6.8%和1.9%。

16MnR钢硫化氢腐蚀与氢渗透规律的研究

利用Devanathan Stachurski电化学法和失重法,在不同浓度的硫化氢溶液中研究16MnR钢的腐蚀速率和稳态氢渗透电流密度随硫化氢质量分数变化的规律.实验结果表明,其变化规律可用3个不同的线性方程拟合,通过数学处理,求得16MnR钢的腐蚀速率和渗氢电流密度之间的定量方程.H2S的质量分数超过160×10-6以后,腐蚀产物Fe2+与H2S反应形成FeS(1-x)沉积物附着在钢的表面上,使腐蚀速率减小.H2S腐蚀的渗氢效率约在10-4的数量级范围.

16MnR钢超高周疲劳性能实验

用超声振动疲劳技术研究了16MnR钢的高周与超高周疲劳性能。实验在室温下进行，应力比R=-1，频率20kHz，采用狗骨形试样。试验获得了16MnR钢在10^5～10^9范围内的疲劳寿命曲线（S-N曲线），结果发现曲线呈缓慢下降趋势，在10^7周次以后，试样仍未发生疲劳破坏，不存在传统意义上的疲劳极限。用电子扫描电镜对16MnR的高周和超高周疲劳断口进行了微观观测，结果发现，疲劳裂纹萌生于试样表面，未观察到含铁材料通常在超高周实验中出现的“鱼眼”现象。

热处理对16MnR钢断裂韧度的影响

本文对16MnR钢断裂韧度J积分值进行了研究分析。测定了16MnR钢三种不同状态的JR曲线:热轧态,lnJ=6.03+0.61lnΔa;正火空冷,lnJ=6.65+0.97lnΔa;正火风冷,lnJ=6.4+0.71lnΔa。对断口和显微组织进行了观察分析,结果表明热处理后的材料具有较高的断裂韧度。

基于Master Curve方法的16MnR钢韧脆转变区断裂韧性研究

在韧脆转变温度区对16MnR进行了拉伸性能,夏比V形缺口冲击性能和断裂韧性测试,基于Master Curve方法得到了16MnR钢在韧脆转变区断裂韧性随温度变化曲线,并比较了断裂韧性韧脆转变曲线的参考温度和夏比冲击试验特征温度间的关系。

16MnR钢在湿硫化氢环境中的应力腐蚀开裂敏感性研究

采用慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT),研究了16MnR钢在湿硫化氢环境中的应力腐蚀开裂敏感性.在环境因素中,主要考虑了H2S浓度、CI-浓度、温度和pH值等介质参数单独或交互作用对应力腐蚀敏感性的影响.实验采用均匀设计方法,介质参数在各自取值范围内组合成8组实验介质.应力腐蚀敏感性指数F(A)的逐步回归结果显示:H2S浓度对16MnR钢应力腐蚀敏感性指数F(A)影响最为显著;随着H2S浓度的升高,应力腐蚀敏感性指数增大;pH值对F(A)的影响也较显著,CI-浓度与F(A)之间没有显著的相关性,温度和H2S浓度对F(A)产生交互作用.

16MnR钢在液氨环境中的应力腐蚀裂纹扩展研究

采用T形楔形张开加载（T-WOL）恒位移试样,进行16MnR钢在无水液氨环境的应力腐蚀实验。实验中采用了8只预裂纹试样,分别加载到不同应力强度因子KI值,放入盛有液氨的实验容器中。试样定期取出测量裂纹的长度,经总共3450h应力腐蚀实验,测得各试样的裂纹扩展速率在0.08×10^-8～3.54×10^-8mm/s之间。结果表明：16MnR材料在无水液氨环境中裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC大于90 MPa √m。同时分析了应力腐蚀开裂机理和影响其应力腐蚀行为的介质与材料因素。

16MnR管线钢在近中性溶液中的电化学行为

研究了 16MnR管线钢在 0 .0 1NNa2 CO3 +0 .0 1NNaHCO3 近中性 pH值溶液中的电化学行为 ,结果表明当扫描速度分别为 2mV/s和 0 .5mV/s时有 3个腐蚀电位 ;分别位于活化区、钝化区和活化 -钝化过渡区 .并且16MnR在此体系中处于一个极不稳定的状态 .

超级双相钢复合板16MnR+SAF2507热成型工艺

对目前国际范围内应用较少、耐腐蚀强的超级复合双相钢板16MnR+SAF2507的成型特点进行了试验分析,归纳了其成型工艺,并提出了应用的注意事项,得出了经验性结论。

16MnR钢在多种回填材料中的腐蚀行为

测定了钠基膨润土、钙基膨润土、粘土、氧化镁和水泥粉等候选回填材料在封闭洞室中自然吸水条件下的性能,研究了16MnR钢片在5种回填材料中的腐蚀行为。结果表明,回填材料的含水率、Cl-含量和pH值是影响16MnR钢片腐蚀速率的主要因素。16MnR钢片的腐蚀速率随着回填材料厚度的增加而降低,在氧化镁和水泥粉中的腐蚀速率明显小于在钠基膨润土、钙基膨润土和粘土中的腐蚀速率。回填厚度超过12 cm时,氧化镁和水泥粉中钢片的腐蚀速率仅为同样高度钠基膨润土、钙基膨润土和粘土中钢片腐蚀速率的1/10。氧化镁和水泥粉的回填厚度超过5 cm,或者钠基膨润土、钙基膨润土和粘土的回填厚度超过12 cm时,填埋在它们当中的16MnR钢片的腐蚀速率均小于挂片的大气腐蚀速率。

镁合金对16MnR钢液的脱氧作用

用镁合金脱氧剂在内衬为MgO质坩锅的真空感应炉中对16MnR钢液的脱氧行为进行研究;选取FeAl、AlMg、SiCa和SiCaMg合金,对比考察脱氧后钢水的总氧和硫含量以及脱氧后夹杂物的变化。研究结果表明:镁合金在对钢水脱氧的同时具有较强的脱硫能力;残余在钢中的镁含量为0.000 7%～0.005 0%时,微量镁对钢材的强度没有明显的影响,但钢材塑性明显提高;钢水脱氧后夹杂物大多转化为复合夹杂物,其中Al2O3夹杂物主要转变为MgO.Al2O3等,FeS和MnS等硫化物夹杂转变成MnS、CaS和MgS等复合硫化物夹杂。