鋁涂層對X80鋼腐蝕疲勞裂紋擴展的影響研究.pdf

1、隨著高強鋼在深海環(huán)境下的使用越來越廣泛,苛刻的海洋環(huán)境和復(fù)雜的力學(xué)條件導(dǎo)致高強鋼發(fā)生腐蝕疲勞的隱患越來越大。電弧噴涂鋁涂層技術(shù)被認(rèn)為是一種能大幅提高鋼結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞壽命的方法,已經(jīng)有一定的試驗支持和工程實例驗證。但鋁涂層對腐蝕疲勞各個階段的影響還并不是非常清楚,相關(guān)文獻(xiàn)也比較少。由于腐蝕疲勞裂紋擴展過程占據(jù)整個腐蝕疲勞失效過程中的絕大部分,因此研究鋁噴涂層對X80鋼腐蝕疲勞裂紋擴展的影響具有非常重要的意義。
　　 本文采用緊湊拉伸

2、試樣研究了X80鋼在3.5％NaCl溶液中的腐蝕疲勞裂紋擴展問題,同時研究了噴鋁涂層對X80鋼裂紋擴展速率的影響,試驗結(jié)束后對斷口進(jìn)行了掃描電鏡觀察。實驗結(jié)果表明,在相同的應(yīng)力場強度因子下,X80鋼在介質(zhì)中的裂紋擴展速率大于在空氣中。在介質(zhì)環(huán)境里,噴鋁涂層試樣的裂紋擴展速率要高于X80鋼。
　　 為了揭示噴鋁涂層對X80鋼裂紋擴展速率影響的原因,作者首先研究了X80鋼的腐蝕疲勞裂紋擴展機理。采用模擬實驗先獲得了不同拉伸速率下X8

3、0鋼裂紋尖端腐蝕電流密度增量與應(yīng)變量之間的關(guān)系曲線,在此基礎(chǔ)上得到陽極溶解造成的裂紋擴展量,結(jié)合理論推導(dǎo)出的腐蝕疲勞裂紋尖端塑性變形區(qū)的應(yīng)變速率計算公式,最終計算結(jié)果表明,X80鋼在3.5％NaCl溶液體系中的裂紋擴展機理并非陽極溶解機理,這意味著氫脆機制極有可能是裂紋擴展的主導(dǎo)機制。
　　 鋁涂層影響鋼基體腐蝕疲勞行為的一個重要原因是其犧牲陽極的陰極保護作用。為了解析陰極保護對材料氫致脆化的影響,進(jìn)行了X80鋼在不同陰極極化程

4、度下的慢速率拉伸試驗。試驗結(jié)果表明,在3.5％NaCl溶液和海水溶液中,隨著陰極極化電位的降低,X80鋼的脆性逐漸增大。相同條件下,X80鋼在3.5％NaCl溶液中的脆性要大于海水溶液中。慢速拉伸條件下,在3.5％NaCl溶液和海水溶液中,噴鋁涂層均會導(dǎo)致鋼基體的脆性增加。分析認(rèn)為,鋁涂層難免存在缺陷、破損或因局部腐蝕導(dǎo)致基體暴露,涂層提供的陰極保護作用可造成氫進(jìn)入鋼材基體,導(dǎo)致裂紋尖端脆化。陰極保護導(dǎo)致的裂尖氫脆機制是造成表面噴鋁X8