Q235钢表面激光熔覆TiZrNbV高熵合金涂层工艺及性能

利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了TiZrNbV高熵合金涂层,在控制激光其他工艺参数不变的情况下,研究不同激光功率对高熵合金涂层表面形貌、微观组织、物相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。SEM面扫描结果显示,涂层组织主要为树枝晶组织和枝晶间组织,且在激光功率为1400 W下,晶粒明显细化;XRD结果显示,1800 W激光功率下导致基体元素过度稀释涂层,出现大量α-Fe脆性相,1000~1600 W功率下涂层物相组成不随激光功率增大而变化。实验结果表明,在Q235钢表面通过激光熔覆技术制备TiZrNbV高熵合金涂层,硬度随激光功率增加而增大,耐磨性能得到较大提升,激光功率为1400 W时,涂层的综合力学性能最好。

SS304和Q235异种钢搅拌摩擦焊接头腐蚀有限元模拟

针对异种金属焊接接头易于发生电偶腐蚀,基于腐蚀电化学原理,将动电位极化曲线参数和金相组织面积比例等作为边界条件,采用有限元分析软件COMSOL对Q235低碳钢和304不锈钢(SS304)异种钢FSW接头不同区域腐蚀行为进行了预测,研究了焊接接头不同区域宏观和微观电偶腐蚀电位分布和电流密度的变化规律。结果表明,在宏观电偶腐蚀中,腐蚀深度的最大值位于SS304后退侧(RS_(304))与搅拌区(SZ)的交界处,约为Q235低碳钢母材(BM_(Q235))的5倍,各区电流密度随腐蚀时间的增长而增大,在微观电偶腐蚀中,腐蚀深度的最大值位于SS304侧搅拌区(SZ_(304))与Q235侧搅拌区(SZ_(Q235))的交界处,约为BM_(Q235)的1.2倍,并且珠光体组织面积比例越大,耐蚀性越差。采用该有限元模型可以预测异种钢搅拌摩擦焊接头不同区域的腐蚀行为。

Q235B在青岛海洋飞溅区的初期腐蚀行为

通过在青岛海洋飞溅区的暴露试验、腐蚀速率计算与点蚀深度测试、宏观与微观形貌观察、锈层成分分析等方法,研究了Q235B碳钢的初期(0~60 d)腐蚀行为。结果表明:随着暴露时间的延长,Q235B碳钢的平均点蚀深度和最大点蚀深度均呈增加的趋势,腐蚀速率呈现先上升后下降的趋势;在60 d时,在浪溅冲击、高频干湿交替和盐浓缩等多重作用下,Q235B碳钢表面出现多个小的孔隙和局部凸起鼓包的现象,腐蚀产物间有明显裂隙;腐蚀产物以铁的氧化物为主,随着暴露时间的延长,Fe含量下降和氧含量增加,氯离子的增加对局部腐蚀起到促进作用;在60 d时,Q235B碳钢表面的腐蚀产物主要物相为γ-FeOOH、β-FeOOH和Fe_(3)O_(4)等活性物质。

直流杂散电流对Q235钢在红壤中腐蚀行为的影响

在模拟直流电流干扰下,研究了接地材料Q235钢在江西红壤环境中的对地电位变化规律以及腐蚀行为,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了试样表面腐蚀产物的形貌及组成,并将初始电位偏移量和稳定电位偏移量与失重法获得的腐蚀速率进行了拟合。结果表明:在不同电流密度的直流电流干扰下,阳极对地电位先下降后缓慢升高,最后趋于稳定;直流干扰下试样表面呈现局部腐蚀的特征,腐蚀产物分层、疏松且易脱落,其主要成分为Fe2O3、FeOOH;初始电位偏移量及稳定电位偏移量均与实测的腐蚀速率呈线性关系。试验条件下通过测量阳极对地电位可间接预测Q235钢接地材料的腐蚀速率。

TA2/Q235B复合板不同作用面成形极限及界面损伤行为

采用Nakazima实验法对不同尺寸的退火态TA2/Q235B复合板样品进行胀形实验,研究不同作用面对TA2/Q235B复合板的成形极限和界面损伤行为的影响。结果表明,当凹模与碳钢侧接触时,由于接触材料、界面变形协调能力和应变状态的不同,复合板的胀形高度和成形极限增加,其中R140试样的极限拱高达到最大值(46.17 mm),R60和R180试样在3个方向上的厚度减薄量和界面裂纹更大。此外,由于硬度和拉应力不同,两组样品中所有的水平和斜向孔都向纯钛侧延伸。

基于ACFM的Q235钢表面裂纹检测与特征重构研究

为保障管线安全,研究Q235钢常规裂纹特征,针对裂纹量化和重构精度不高等问题,探究Q235钢常规裂纹的特征重构方法。建立ACFM有限元仿真模型,通过仿真分析常规裂纹的长度和深度特征量的分布规律。结果表明:用三点插值法可确定波峰及波谷的相对位置,通过自适应拟合算法建立了裂纹长度和深度的重构方程;最后试验验证长度特征检测误差为5.98%,深度特征检测误差为3.86%。

丁腈橡胶-Q235碳素结构钢复合阻尼材料的模态响应分析

基于有限元数值模拟软件建立丁腈橡胶-Q235碳素结构钢复合阻尼材料几何模型,利用Mooney-Rivlin本构模型进行中低阶模态分析,分析非完全嵌入(有相对滑移)和完全嵌入(无相对滑移)下不同厚度橡胶层的固有频率和形变状态。结果表明:橡胶层在完全嵌入状态下的固有频率较非完全嵌入状态下增大;非完全嵌入状态下橡胶层的模态振型以弯曲为主,完全嵌入状态下的模态振型以径向偏移和倾斜为主;复合阻尼材料的橡胶层低阶模态响应下的形变量随着橡胶层厚度的增大而减小。

基于Q235的水下ACFM可视化检测系统设计及研究

针对复杂海水环境中Q235结构物夹板裂纹,基于交流电磁场检测(ACFM)技术开展了水下可视化检测系统的设计及研究。基于COMSOL仿真分析选取了探头外壳材料。搭建硬件电路及设计缺陷识别及重构的软件系统。基于Q235材料样板上不同长度及不同深度的裂纹进行水下检测。结果表明:Q235材料的不同长度裂纹检测中长度误差和深度检测误差分别为8.53%和15.11%;不同深度裂纹检测中长度误差和深度检测误差分别为8.17%和13.9%。

高温后Q235钢材浸水冷却后的残余力学性能试验研究

对高温后Q235钢浸水冷却后的力学性能进行了试验研究。首先将试件分别加热到500、600、700、900℃以模拟不同温度的火灾,再将高温试件浸水冷却至常温,然后对试件进行拉伸试验,观察浸水冷却条件下Q235钢材的拉伸断裂特征,并获得其应力-应变关系曲线及主要残余力学性能参数。通过试验结果分析讨论了浸水冷却条件下,火灾温度对Q235钢材力学性能的影响规律。同时,基于已有研究成果,对高温后浸水冷却条件下Q235、Q345和Q355三种强度等级接近钢材的残余力学性能受火灾温度的影响情况进行了对比分析。最后,结合试验研究结果,建议了Q235钢在20~900℃浸水冷却后屈服强度、抗拉强度等力学性能参数随火灾温度变化的预测方程,为采用水灭火后Q235钢材的残余力学性能评估提供帮助。

疏浚用Q235钢和高锰钢冲刷腐蚀机理研究

目的对比传统疏浚用Q235钢和新型高锰奥氏体钢的冲刷腐蚀行为,分析2种钢冲刷腐蚀耦合损伤机理。方法利用射流喷射装置分别对Q235钢和高锰钢的纯磨损和冲刷腐蚀行为进行研究,采用电化学阻抗和质量损失测量方法对冲刷腐蚀耦合分量进行解耦,最后结合形貌表征分析冲刷腐蚀耦合损伤机理。结果纯磨损结果显示,在高流速沙砾冲击下,Q235钢和高锰钢都有较高的损失,Q235钢的纯磨损速率是高锰钢的2倍。冲刷腐蚀结果显示,Q235钢冲刷腐蚀总损失速率大于高锰钢的2倍,2种钢的冲刷腐蚀损失中磨损都占据了主导地位,Q235钢腐蚀加速磨损速率占据总损失速率的25.9%,大于高锰钢所占比例18.3%。结论通过对比分析2种钢宏观和微观损伤形貌,发现虽然高锰钢的硬度远高于Q235钢,但其变形能力同样很高,这使得高锰钢拥有比Q235钢更优异的抗磨性能。此外,Cr和Al元素的添加也进一步提升了高锰钢的抗腐蚀性能,最终使得高锰钢的抗冲蚀性能也远优于Q235钢。

6-DAS/DMIC对Q235钢在甲醇甲酸介质中的缓蚀协同作用

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的性能与行为,同时利用软件模拟计算缓蚀剂分子的轨道排布与分子动力学,揭示分子结构与缓蚀性能间的联系。结果该复配缓蚀剂能够抑制Q235钢在甲醇甲酸介质中的腐蚀过程,降低腐蚀速率。缓蚀效率随复配比的提高而增大。在复配比为6-DAS∶DMIC=1∶8时,失重法测得缓蚀效率最高达到93.98%;通过电化学法获得的缓蚀效率最高达到92.32%,并且通过电位的移动证明其为控制阳极过程的混合型缓蚀剂。表征技术表明,该复配缓蚀剂能有效吸附并在钢表面形成一层缓蚀分子膜层,其可以隔绝腐蚀介质与金属的接触,保护基底金属免受介质的腐蚀。结论该复配缓蚀剂能够有效降低腐蚀介质对Q235钢的侵蚀作用,实验数据与表征技术相互吻合,证明了该复配缓蚀剂是一种优良的有机缓蚀剂。研究结果为后续开发更高效的绿色缓蚀剂提供了思路和方法。

石楠叶提取物在盐酸中对Q235钢的缓蚀行为研究

为获得环保、高效的绿色缓蚀剂,通过蒸馏水加热回流制备了石楠叶提取物(PTF)。采用电化学测试、失重试验、扫描电子显微镜等方法,研究了PTF对Q235钢在1 mol/L盐酸中的缓蚀性能。结果表明,PTF作为一种混合型缓蚀剂能有效抑制Q235钢在盐酸介质中的腐蚀;缓蚀效率随PTF浓度增加而增大,随溶液温度升高而降低,在293 K、浓度为4 g/L时,PTF的缓蚀效率可达87.99%。吸附等温模型研究结果说明,PTF能自发地通过物理作用在Q235钢表面吸附,且符合Langmuir单层吸附模型。

掺锑氧化锡/环氧复合涂层对Q235碳钢的防腐性能研究

以无机金属纳米氧化物(纳米氧化锡(SnO_(2))、纳米氧化锡锑(ATO))作为环氧树脂涂料填料,采用旋涂法在Q235钢板表面制备复合涂层,采用电化学阻抗法研究了Q235碳钢在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。电化学测试结果表明,添加质量分数3%纳米ATO的环氧复合涂层的保护效率达到了79.36%,高于添加SnO_(2)的环氧复合涂层的保护效率60.38%。这可能是因为纳米ATO的椭球状结构在复合涂层中发挥了有效填充作用,进而提高了涂层致密度。盐雾试验结果表明,微量纳米粒子的加入可显著增强复合涂层的耐盐雾能力,提高涂层的服役寿命。

TA4/Q235层状复合材料激光穿透焊研究

为解决钛/钢层状金属在熔焊过程中易产生脆性金属间化合物而导致接头出现裂纹、难以实现可靠连接的难题,对TA4和Q235层状复合材料的激光穿透焊接进行工艺探索,并添加T2紫铜作为中间层进行工艺优化。结果显示,在合适的工艺参数下,TA4/Q235激光穿透焊接接头呈酒杯状,焊缝上下部分出现明显的元素交换,引发裂纹缺陷;引入Cu作为中间层后,得到的Ti-Cu-Fe焊接接头成形良好。能谱分析结果表明,添加Cu可有效阻隔Ti、Fe的直接接触,避免了脆性金属间化合物的产生,焊缝晶粒在一定程度上得以细化且开裂现象明显减少,从而改善了TA4/Q235的焊接性;激光穿透焊接的最佳参数为激光功率3 000 W,线速度2.0 m/min。研究结果对Ti/Fe复合板在航空航天、石油化工等领域的应用有积极的探索作用,具有重要的工程应用前景。

Q235焊接接头组织性能研究

文章针对Q235钢管焊接接头进行了组织性能分析,确定了Q235钢管对接接头焊条电弧焊的实验方案,并对焊接接头显微组织与力学性能进行分析,研究了低碳钢焊接接头显微组织与材料力学性能的关系。研究结果表明,Q235钢管具有优良的焊接性和优秀的力学性能,适用于大多数常规工作条件;在合理的焊接工艺方案指导下,可获得高质量的焊接接头;Q235钢管母材的显微组织为铁素体和少量珠光体,热影响区中的正火区越靠近焊缝一侧晶粒尺寸越大,过热区在焊接热循环作用下奥氏体过度长大,碳原子来不及析出形成马氏体,焊缝区主要是板条马氏体和少量珠光体;焊缝区硬度平均值245HV,母材硬度平均值165HV。在焊接热循环作用下,焊缝及热影响区晶粒变得粗大,得到了大量马氏体组织和一部分魏氏组织;母材平均冲击功79.67J,焊接接头平均冲击功71.30J,在一定程度上来说,减小较少的韧性而提高较多的强度对整体是有利的;焊接接头抗拉强度为570MPa,延伸率为21%;而母材的抗拉强度为385MPa,延伸率为38%。焊接接头与母材相比中出现了板条马氏体和珠光体,提高了抗拉强度,降低了塑性;母材的主要物相为Fe,焊接接头的主要物相是Fe、CaCO3、SiO2、MnO2、CuCl2等。

中厚板Q235B表面纵裂原因分析及控制

Q235B中厚板是敬业集团2022年的主流产品之一,但是自进入4月份以后,大批量Q235B板材表面出现纵裂缺陷,每月纵裂缺陷品占Q235B总产量的比例最高达到0.41%,造成了严重的经济损失。针对中厚板Q235B表面纵裂缺陷造成大量板材降级问题,通过跟踪Q235B板坯的炼钢连铸生产过程,对比纵裂缺陷品的工艺参数,研究了纵裂的原因并制定了相关控制措施。从钢水质量、浇注稳定性、铸坯凝固平衡性三方面入手,通过控制钢水冶炼成分碳含量0.15%~0.17%、硫含量小于0.012%,保证精炼软吹效果、减少钢中夹杂物,稳定铸坯拉速波动小于0.1 m/min,优化浇注工艺、水口插入深度115~125 mm,结晶器冷却制度、平衡铸坯宽窄面热流密度等措施,使Q235B板坯表面纵裂纹发生率得到明显控制,9月份纵裂缺陷品占比0.128%,较8月份减少0.283%。

模拟海水环境中离子液体对Q235碳钢的缓蚀行为研究

探究了两种离子液体缓蚀剂(1-乙基-3-甲基咪唑氯盐,1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐)对Q235碳钢在模拟海水环境中的缓蚀作用。采用电化学Tafel极化曲线技术测试了缓蚀剂在不同浓度条件下缓蚀剂对Q235碳钢的缓蚀作用。实验结果表明,咪唑盐离子液体缓蚀剂支链碳原子数量为2时,缓蚀效果不显著;当缓蚀剂支链碳原子数量为12时,缓蚀剂的缓蚀效率会随着缓蚀剂的浓度增加而增加;原因主要为分子链增长,形成的有机膜阻挡效应增强,从而增加了缓蚀效率。

Corrosion of Q235 steel affected by Pseudodesulfovibrio cashew differed with electron acceptors

Sulfate and nitrate reducing bacteria are important culprits for microbiologically influenced corrosion(MIC)using sulfate and nitrate as electron acceptors,respectively.Sulfate and nitrate hold different standard electrode potentials,which may lead to differences in corrosion,but their effects on corrosion by the same bacteria have not been reported.The corrosion of Q235 steel affected by Pseudodesulfovibrio cashew(P.cashew)in the sulfate and nitrate media under carbon starvation was studied.It was found that sulfate and nitrate did not lead to differences in corrosion under abiotic conditions.However,P.cashew promoted corrosion in both cases,and the consumption of H_(2)was the main mechanism for MIC.In addition,corrosion was more severe in the sulfate media.The higher corrosivity of P.cashew with sulfate as the electron acceptor is closely related to the higher number of sessile cells in the biofilm,higher bacterial motility,more hydrogen production pathways,and the increased gene expression of enzymes related to energy synthesis.

Q235钢在某地区土壤环境中的长期腐蚀行为

目的为了获得Q235钢长期土壤腐蚀数据,在某地区开展土壤埋藏试验,用于积累Q235钢长周期腐蚀数据,为实际埋地相关工程提供数据服务,为相关标准制定提供数据支持。方法采用腐蚀失重测量、宏观形貌观察、SEM、EDS、XRD、电化学测试等分析手段对某地区埋藏30年的Q235钢的腐蚀行为进行分析。结果Q235钢板表面腐蚀形式为均匀腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀;平均腐蚀失重速率为1.7658 g/(dm^(2)·a),平均腐蚀深度速率为0.0226 mm/a,最大点蚀深度为1.59 mm;腐蚀产物EDS分析结果为Fe、O、C 3种元素,XRD分析结果表明,主要物相为FeO、Fe_(2)O_(3)、α-FeOOH、FeCO_(3)、γ-FeOOH及底层量未转化的δ-FeOOH,腐蚀产物层结构不完整,内部有较多的缺陷和裂纹;电化学测试的带锈样腐蚀速率明显低于除锈后试样的腐蚀速率,说明腐蚀产物对金属基体有一定的保护作用。结论在埋地Q235钢板的腐蚀过程中,缝隙腐蚀和点蚀占有较大比例,对腐蚀失重速率贡献明显;开展某地区土壤环境中地下工程完整性评估和环境适应性评估时,可参照本文腐蚀数据进行。

保温层材质对供热管道Q235钢腐蚀行为的影响研究

供热管道表面保温材料会显著影响水汽渗透和腐蚀性离子扩散,最终影响热力管道腐蚀。为此,针对4种保温材料(聚氨酯、泡沫玻璃、2种市售气凝胶)下Q235钢热力管道的腐蚀行为规律展开研究。结果表明,泡沫玻璃表面的接触角约为43.8°,小于聚氨酯、气凝胶保温层(180°),表面更容易被水浸润,周浸条件下泡沫玻璃包覆的Q235钢的腐蚀速率最快,约为153.1 mg/(dm^(2)·d),明显高于聚氨酯包裹试样的124.3 mg/(dm^(2)·d),2种气凝胶包裹下试样周浸试验后腐蚀速率最小,分别为96.73,109.43 mg/(dm^(2)·d)。泡沫玻璃包覆下的表面腐蚀最严重,除锈后表面凹坑最多。Q235钢在4种保温材料下的腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4),并含有少量Fe(OH)(SO_(4))(H_(2)O)_(5)和FeCl_(2)(OH)_(4)。