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X70管线钢和304不锈钢应力腐蚀与磁记忆效应的相关性研究

胡钢

  管线钢和奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂行为一直是腐蚀科学领域的重要研究课题,探明这些材料在应力腐蚀敏感性介质中的腐蚀机理,并寻求准确、便捷的检测技术具有重要的意义。磁记忆检测技术能检测铁磁性金属材料中的应力集中区,而材料的应力腐蚀开裂行为往往就发生在材料的应力集中区,同时,应力集中与材料的形变存在紧密的联系。对于铁磁性X70管线钢,利用其应力作用后磁场强度的变化信息,能反映材料的相关性能。奥氏体不锈钢冷加工会产生形变诱发马氏体相变,马氏体相具有铁磁性,也能通过测定磁场信息的变化反映材料性能的变化。基于以上的观点,本文采用慢应变速率实验方法探讨了预形变对X70管线钢在模拟土壤介质中应力腐蚀敏感性的影响。采用多种电化学手段和材料的表面分析技术,研究了X70钢在介质环境中引发应力腐蚀开裂的机理。通过磁记忆检测仪监测了X70钢和304不锈钢形变过程中磁场强度分布曲线的变化规律,探讨了应力腐蚀开裂敏感性与两种材料磁记忆效应的对应关系,发现了材料发生应力腐蚀开裂裂纹后表现的磁场分布特征,提出了利用磁记忆检测技术诊断这两种材料应力腐蚀开裂的评价依据。本文所得主要结论如下:X70管线钢在高pH值0.5mol·L~(-1)Na_2CO_3+1.0 mol·L~(-1)INaHCO_3溶液和近中性NS4溶液的模拟土壤环境中都存在应力腐蚀敏感性。随预形变量的增加,X70钢在高pH值0.5mol·L~(-1)Na_2CO_3+1.0 mol·L~(-1)NaHCO_3溶液中塑性损失I_8增大,强度损失_0没有明显的变化。在NS4溶液中,X70钢塑性损失I_8和强度损失I_0均随预形变量的增加而有较大程度的增大。X70管线钢在NaHCO_3/Na_2CO_3体系中应力腐蚀裂纹引发符合阳极溶解型应力腐蚀机理,属于膜致脆断。应力腐蚀敏感电位区间表面生成双层结构的表面膜,表面膜主要成份是FeCO_3、Fe_2(OH)_2CO-3和FeOOH等铁的化合物,处在一个不稳定状态,表面膜的保护性能较差。表面存在有许多缺陷,外层膜有许多的孔洞缺陷,……   
[关键词]:X70管线钢;304不锈钢;应力腐蚀;磁记忆;应力集中
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:北京化工大学2005年