EH40钢在模拟海水溶液中的腐蚀行为研究

通过浸泡法、电化学法研究了EH40钢在海水模拟溶液中的耐蚀性。浸泡实验结果表明:在1400 h内随着腐蚀时间的推移,试样表面的腐蚀孔洞数量不断增加,在360 h时腐蚀孔洞数量最多,在840 h后表面逐渐有腐蚀产物形成,致使腐蚀孔洞数量增长不明显。电化学测试结果表明:随浸泡时间增加耐蚀性先减弱后增强,360 h时耐蚀性最差。对EH40钢在模拟海水溶液中的腐蚀行为进行研究具有重要的工程实践意义和理论研究价值,有助于推动海洋工程材料的发展和应用。

变形量对EH40钢连续冷却转变的影响

利用Thermecmastor 100 kN热模拟压缩机进行实验,应用热膨胀法绘制EH40级船板用钢在33.3%、50%变形量下的连续冷却转变曲线,应用OM、SEM和TEM图像并配合硬度法研究了EH40级船板用钢不同变形量的连续冷却转变产物及组织特点。实验结果表明,冷却速度在1~5℃/s时,实验钢组织以多边形铁素体为主;冷却速度在5℃/s以上时,组织为少量铁素体、粒状贝氏体的混合组织;变形量越大,显微组织尺寸越小,贝氏体组织含量越多;在相同变形条件下,冷却速度越大,实验钢硬度值越高。

EH40钢性能及析出相的研究

采用力学分析方法,对铌钒钛复合微合金化EH40钢板性能进行了研究,结果表明,与普通16Mn钢相比,EH40钢综合性能得到明显提升。采用H-800透射电镜对钢中第二相不同阶段的析出行为进行的研究表明钢中粗大析出相为TiN颗粒,Nb和V的碳氮化物在随后的控轧控冷阶段中析出,并对各阶段析出物对材料力学性能的影响进行了探讨。

天然海水中铜离子的添加对EH40钢腐蚀的影响

目的研究天然海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子对EH40钢腐蚀速率、腐蚀产物形貌及成分的影响规律,并揭示其作用机制。方法采用天然海水实验室挂片的方式进行4周的腐蚀实验,定期对试样进行表征,并检测海水环境参数。结果在海水中添加1.5、15mmol/L铜离子后,EH40钢的腐蚀速率加快,同时表面腐蚀产物出现特殊分层现象,并包含铜单质层。结论海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子,对EH40钢腐蚀的促进作用主要通过三种机制,铜离子水解形成酸性腐蚀环境、铁和铜离子的置换反应消耗试样基体、Fe-Cu电偶腐蚀池加速阳极铁的溶解。

EH40钢的热变形行为及流变应力模型

为研究热加工过程中变形参数对EH40船板钢流变应力的影响规律,利用Gleeble—3800实验机对试样进行热模拟压缩实验,获得了EH40船板钢在应变率为0.1 s-1~10 s-1和变形温度为900℃~1200℃条件下的真应力-应变曲线,分析曲线得出:变形温度和应变速率均对EH40船板钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于材料的晶粒细化。采用包含Zene-Hollomon参数的双曲正弦模型,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数数学模型。经验证,所建立的本构关系计算值与实验值平均相对误差为3.13%,能够很好地反应EH40船板钢的实际热变形行为特征。

天然海水中硝酸盐的添加对EH40钢腐蚀的影响

研究了天然海水中硝酸盐的添加对EH40钢腐蚀的影响。利用失重法、动电位极化曲线、SEM、CLSM、Raman、16S rRNA基因高通量测序等测试方法,表征了EH40钢在添加有不同浓度硝酸盐(0、0.1、1、10、100 mmol/L)的天然海水中浸泡12周的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物、生物膜形貌、生物膜微生物群落结构等,探讨了硝酸盐添加对EH40钢腐蚀的影响机制。结果表明:天然海水中硝酸盐的添加能够促进EH40钢的腐蚀,且促进作用具有浓度依赖性;同时,硝酸盐添加会加剧EH40钢的局部腐蚀程度。硝酸盐添加对EH40钢腐蚀的影响经由微生物起作用,其会改变生物膜微生物群落结构。

EH40船用高强钢双丝气电立焊接头组织与性能

对板厚68 mm的EH40船用高强钢进行了热输入分别为382、440和450 kJ/cm的双丝气电立焊试验,借助焊接接头的拉伸试验、冲击试验、硬度测试及显微组织分析等方法,研究了热输入对EH40钢大厚板双丝气电立焊接头组织和性能的影响。结果表明,大热输入焊接主要通过控制针状铁素体形核长大、改变晶界铁素体形貌及奥氏体晶粒大小来影响EH40钢焊接接头的组织和性能。随着热输入增加,接头强度降低,热影响区软化倾向增大。热输入过大或过小都对焊缝金属韧性不利,纵观焊接接头整体力学性能的变化,在坡口角度20°、间隙8 mm条件下,其最佳的热输入为400-440 kJ/cm。

硫酸盐还原菌对EH40焊接钢海水腐蚀的影响

目的研究无菌和SRB体系中EH40钢焊接接头的母材区、热影响区和焊缝区腐蚀差异。方法利用金相显微镜观察、失重法、电化学测试、扫描电镜和X射线光电子能谱仪等分析手段。结果焊缝区微观组织由块状铁素体(BLF)和魏氏组织(W)组成;热影响区可再分为粗晶区(CGHAZ)和细晶区(FGHAZ)两个区;母材区主要由BLF、AF和少量珠光体组成。在无菌对照体系中,焊缝区腐蚀速率为0.0026 mm/a,混合区次之,为0.0023 mm/a,母材区最小,为0.0019 mm/a。含SRB体系中,各区的腐蚀速率为:焊缝区(0.0037 mm/a)>混合区(0.0034 mm/a)>母材区(0.0030 mm/a)。热影响区腐蚀产物形貌粗大,点蚀孔也较大。结论焊缝区比母材区容易腐蚀,由此易造成小阳极大阴极加速腐蚀,热影响区容易发生点蚀。SRB能促进三个区域试样腐蚀加速。

EH40船板钢厚板焊接技术研究现状

EH40大热输入焊接钢为制造船舶用钢,目前在造船行业得到广泛应用。对于EH40钢厚板的焊接技术当前被众多学者研究。文中归纳了当前国内针对EH40钢焊接技术的研究现状,并对当前已开发的针对EH40钢厚板的焊接技术进行了总结。阐述了焊接热循环下EH40钢接头组织与力学性能的演变规律,介绍当前工业生产中常用的埋弧焊、气电立焊、电渣焊及窄间隙GMA焊的工艺应用。

EH40船板钢静态再结晶行为研究

采用THERMECMASTOR-Z热模拟试验机对EH40船板钢进行双道次压缩实验,研究压缩过程中不同变量对材料静态软化的变化趋势。根据真应力应变曲线,拟合EH40船板钢道次间静态再结晶动力学公式,计算出材料发生静态再结晶所需的激活能为246.842 kJ/mol。实验结果表明,EH40船板钢静态再结晶体积分数随着变形温度、变形程度、变形速率和道次间隔时间的增加而增加,且变形温度对EH40船板钢静态再结晶影响较大。当道次间隔时间为10 s,变形温度950℃时,静态再结晶体积分数为20.4%;当温度升到1050℃时,静态再结晶体积分数达到97.5%。

大热输入焊接用EH40船板钢焊接热影响区组织转变与力学性能

河钢集团采用氧化物冶金技术开发出了大热输入焊接用EH40船板钢,利用DIL805L淬火相变膨胀仪结合焊接热模拟技术,研究了EH40船板钢焊接热影响区(HAZ)连续冷却转变行为和不同冷却速度下HAZ的组织转变。同时,采用Gleeble-3800热模拟试验机对EH40船板钢进行焊接热模拟试验,并对其焊接HAZ力学性能进行了测定。焊接HAZ连续转变曲线(SHCCT)表明,当冷却速率≤1℃/s时,主要发生铁素体/珠光体转变;随着冷却速率增大至2℃/s时,贝氏体开始析出;当冷却速率在2~3℃/s时,发生铁素体/珠光体和粒状贝氏体转变;当冷却速率在5~10℃/s时,发生铁素体/粒状贝氏体转变;而且随着冷却速率增大,粒状贝氏体所占比例逐渐升高;当冷却速率增大至15℃/s时,开始出现板条状贝氏体;当冷却速率在30~100℃/s时,开始出现马氏体,并且马氏体所占比例逐渐升高。另外,焊接热模拟和冲击试验结果表明,经过200 kJ/cm热输入焊接热模拟后,EH40船板钢HAZ在-40℃下的平均冲击吸收能量为205 J,远大于国标要求的41 J。采用扫描电镜及配套的能谱仪对EH40船板钢焊接HAZ析出粒子进行了分析,结果表明(Ti,Mn,Si,Mg)O x-MnS粒子可以作为形核质点促进焊接HAZ针状铁素体的形成,有效地提高了焊接HAZ的低温韧性。

EH40船板钢奥氏体晶粒长大及连续冷却相变规律

采用Gleeble-3800热模拟试验机对EH40船板钢进行热模拟试验,通过金相显微镜(OM)、维氏硬度计等设备,分析了奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高的粗化行为及不同冷却速度下EH40钢的组织演变与硬度变化。结果表明,奥氏体粗化温度在1200℃以上,奥氏体经950℃保温后冷却,未变形时,在0.5~1℃/s的冷速范围内,组织主要由铁素体与珠光体构成;当冷速达到2℃/s后,组织中开始出现粒状贝氏体与板条贝氏体;随着冷速持续增大,板条贝氏体比例逐渐上升并均匀化,板条形貌逐渐细化,基体硬度由157 HV5提高至214 HV5;经60%变形后,与未变形时相比,EH40钢的晶粒发生明显细化,钢中铁素体相变区扩大,基体硬度由164 HV5提高至234 HV5。

耐低温材料焊接关键技术研究

本项目对耐低温EH40钢的焊接工艺进行了研究。对接头设计、焊接参数和焊道布置等方面进行了阐述,开发了耐低温EH40钢的专用焊接工艺,使焊接接头满足相关性能要求。