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L'acciaio 20MnTiB hè u materiale di bullone d'alta resistenza più utilizatu per i ponti di struttura d'acciaio in u mo paese, è a so prestazione hè di grande significazione per l'operazione sicura di i ponti. , u valore di pH è a cuncentrazione di suluzione di corrosione simulata nantu à u cumpurtamentu di a corrosione di stress di i bulloni d'alta resistenza 20MnTiB sò stati studiati.
L'azzaru 20MnTiB hè u materiale di bullone di alta resistenza più utilizatu per i ponti di struttura d'acciaio in u mo paese, è a so prestazione hè di grande impurtanza à u funziunamentu sicuru di ponti.Li et al.1 hà pruvatu e pruprietà di l'acciaio 20MnTiB cumunimenti utilizatu in bulloni d'alta resistenza di qualità 10.9 in a gamma alta di temperatura di 20 ~ 700 ℃, è hà ottenutu a curva di stress-deformazione, a forza di rendiment, a forza di trazione, u modulu di Young è l'allungamentu.è espansione coefficient.Zhang et al.2, Hu et al.3, etc., attraversu teste di cumpusizioni chimiche, teste di proprietà meccaniche, teste di microstruttura, analisi macroscòpica è microscòpica di a superficia di filu, è i risultati mostranu chì u mutivu principale di a frattura di bulloni di alta resistenza hè ligatu à difetti di filu, è l'occurrence di difetti di filu Grandi concentrazioni di stress, concentrazioni di stress punta di crack è cundizioni di corrosione in aria aperta portanu à cracking.
Bulloni d'alta resistenza per i ponti d'acciaio sò generalmente usati per un bellu pezzu in un ambiente umidu. Fattori cum'è alta umidità, alta temperatura, è a sedimentazione è l'assorbimentu di sustanzi dannosi in l'ambiente ponu facilmente causari a corrosione di strutture d'acciaio. bulloni è ancu pruvucannu à rompe. Finu à avà, ci sò assai studii nantu à l'effettu di a corrosione ambientale nantu à a prestazione di corrosione di stress di materiali. Catar et al4 hà investigatu u cumpurtamentu di corrosione di stress di leghe di magnesiu cù diversi cuntenuti d'aluminiu in ambienti acidi, alkalini è neutri per teste di strain rate lente (SSRT). Abdel et al. s of sulfur ions.Aghion et al.6 evaluatu u rendiment di corrosione di die-cast magnesium alloy MRI230D in 3.5% NaCl solution by test d'immersione, test spray sale, analisi di polarizazione potentiodinamica è SSRT.Zhang et al.7 studiatu u cumportamentu di corrosione di stress di 9Cr martensitic steel 9Cr martensitic azzaru ottenutu l'effettu di SSRT è di tecnichi di corrosione elettrostatica tradiziunali di SSRT, è tecniche di corrosione elettrostatica. tic steel at room temperature.Chen et al.8 investigated the stress corrosion behavior and cracking mecanism of X70 steel in simulated sea mud solution containing SRB at different temperatures by SSRT.Liu et al.9 utilized SSRT to study the effect of temperature and tensile strain rate on the seawater stress corrosion resistance of 00Cr21Ni14Mn56Mo2N14Mn56 risultati in a temperatura di l'acciaio inox. ℃ ùn hà micca un effettu significativu nant'à u cumpurtamentu di currusioni di stress di stainless steel.Lu et al.10 hà valutatu a suscettibilità di frattura ritardata di campioni cù diversi gradi di forza di tensione da una prova di frattura ritardata di carica morta è SSRT. Hè suggeritu chì a forza di trazione di l'acciaio 20MnTiB è l'acciaio 35VB di bulloni d'alta resistenza deve esse cuntrullata à 1040-1190MPa. ambiente, mentri l 'attuali usu ambiente di bulloni high-strength hè più cumplessu è hà assai fattori influenzari, cume u valore pH di u bolt.Ananya et al.11 hà studiatu l'effettu di i paràmetri ambientali è i materiali in u mediu corrosive nantu à a curruzzione è a cracking di corrosione di stress di duplex stainless steels.Sunada et al.12 hà realizatu teste di cracking di corrosione di stress à a temperatura di l'ambienti nantu à l'acciaio SUS304 in suluzione acquosa chì cuntene H2SO4 (0-5,5 kmol/m-3) è NaCl (0-4,5 kmol/m-3). pressione di gas è tempu currusioni nant'à u susceptibility currusioni stress di A516 pressure vase steel.Using suluzione NS4 cum'è una suluzione simulating water, Ibrahim et al.14 hà investigatu l'effettu di i paràmetri ambientali, cum'è a cuncentrazione di ioni di bicarbonate (HCO), u pH è a temperatura nantu à u cracking di corrosione di stress di l'acciaio di pipeline API-X100 dopu a sbucciatura di u coating.Shan et al.15 hà studiatu a lege di variazione di a suscettibilità di cracking di corrusione di stress di l'acciaio inossidabile austeniticu 00Cr18Ni10 cù a temperatura in diverse cundizioni di temperatura (30 ~ 250 ℃) in a cundizione di l'acqua negra in una pianta simulata di carbone à idrogenu da SSRT.Han et al. Zhao17 hà studiatu l'effetti di u pH, SO42-, Cl-1 nantu à u cumpurtamentu di corrosione di stress di l'alia GH4080A da SSRT. I risultati mostranu chì u valore di pH più bassu, peghju hè a resistenza di corrosione di stress di l'liga GH4080A. nantu à bulloni di alta resistenza in acciaio 20MnTiB.
Per scopre i mutivi di u fallimentu di bulloni d'alta resistenza utilizati in i ponti, l'autore hà realizatu una seria di studii. Campioni di bulloni d'alta resistenza sò stati selezziunati, è i motivi di u fallimentu di sti campioni sò stati discussi da a perspettiva di a cumpusizioni chimica, a morfologia microscòpica di frattura, a struttura metalografica è l'analisi di e proprietà meccaniche Basatu in l'ambienti recenti di corrosione 19, 20, 20 anni recenti. Un schema di simulazione di u clima umidu di Chongqing hè statu cuncepitu. Esperimenti di corrosione di stress, esperimenti di corrosione elettrochimica è esperimenti di fatigue di corrosione di bulloni d'alta resistenza in u clima umidu simulatu di Chongqing sò stati realizati. In questu studiu, l'effetti di a temperatura, u valore di pH è a cuncentrazione di a suluzione simulata di corrosione nantu à u cumpurtamentu di corrosione di stress di 20MnTiB sò stati investigati per l'analisi microscopica di 20MnTiB. , è i prudutti di corrosione di a superficia.
Chongqing si trova in u suduvestu di a Cina, a parte superiore di u fiume Yangtze, è hà un clima monsone subtropicale umidu. A temperatura media annuale hè di 16-18 ° C, l'umidità relativa media annuale hè soprattuttu 70-80%, l'ora di sole annuale hè 1000-1400 ore, è u percentualità di sole hè solu 35%.
Sicondu i rapporti relativi à u sole è a temperatura ambientale in Chongqing da 2015 à 2018, a temperatura media di ogni ghjornu in Chongqing hè di 17 ° C è di 23 ° C.A temperatura più altu nantu à u corpu di u ponte di Chaotianmen Bridge in Chongqing pò ghjunghje à 50 °C °C21,22.Therefore, i livelli di temperatura per a prova di corrosione di stress sò stati stabiliti à 25 °C è 50 °C.
U valore di pH di a suluzione di corrosione simulata determina direttamente a quantità di H +, ma ùn significa micca chì u valore di pH più bassu, più faciule a corrosione si verifica. L'effettu di u pH nantu à i risultati varierà per diversi materiali è soluzioni. intervallu di l'acqua di pioggia annuali in Chongqing.2010 à 2018.
Più alta hè a cuncentrazione di a suluzione simulata di corrosione, u più cuntenutu di ioni in a suluzione simulata di corrosione, è più grande l'influenza nantu à e proprietà di u materiale. Per studià l'effettu di a cuncentrazione di a suluzione simulata di corrosione nantu à a corrosione di stress di bulloni d'alta resistenza, a prova di corrosione accelerata di laboratoriu artificiale hè stata realizata, è a cuncentrazione di suluzione simulata di corrosione hè stata stabilita à u nivellu 4 senza corrusione, chì era solu suluzione originale (20 × 1 cuncentrazione simulata) ) è 200 × cuncentrazione di suluzione di corrosione simulata uriginale (200 ×).
L'ambiente cù a temperatura di 25 ℃, u valore di pH di 5,5, è a cuncentrazione di a suluzione di corrosione simulata originale hè u più vicinu à e cundizioni d'usu attuale di bulloni d'alta resistenza per i ponti. o valore pH di a suluzione di currusioni simulate nant'à u funziunamentu di currusioni di stress di bulloni high-strength sò stati investigati rispittivamenti, altri fattori ferma invariata, chì hè stata usata cum'è u livellu spirimintali di u gruppu di cuntrollu di riferimentu.
Sicondu u briefing di qualità di l'ambiente atmosfericu 2010-2018 emessu da l'Uffiziu Municipale di Ecologia è Ambiente di Chongqing, è in riferimentu à i cumpunenti di precipitazione riportati in Zhang24 è altre letteratura riportate in Chongqing, hè stata cuncepita una soluzione di corrosione simulata basata nantu à l'aumentu di a concentrazione di SO42-.
A suluzione di corrosione simulata hè preparata da u metudu di equilibriu di cuncentrazione di ioni chimichi utilizendu reagenti analitici è acqua distillata. U valore di pH di a suluzione di corrosione simulata hè stata aghjustata cù un metru di pH di precisione, suluzione d'acidu nitricu è suluzione di sodium hydroxide.
Per simulà u clima umidu in Chongqing, u tester di spruzzo di sale hè statu apposta mudificatu è cuncepitu 25. Cum'è mostra in a Figura 1, l'equipaggiu sperimentale hà dui sistemi: un sistema di spruzzo di sali è un sistema di illuminazione. U sistema di spruzzo di sale hè a funzione principale di l'equipaggiu sperimentale, chì hè custituitu da una parte di cuntrollu, una parte spray è una parte induzione. A parte di cuntrollu hè cumposta da un microcomputer, chì cunnetta a parte spray è a parte induzione per cuntrullà tuttu u prucessu sperimentale. U sistema di illuminazione hè stallatu in una camera di prova di spruzzo di sal per simulà a luce di u sole. U sistema di illuminazione hè custituitu da lampade infrarossi è un controller di tempu.
Campioni di corrosione di stress sottu carica constante sò stati trattati in cunfurmità cù NACETM0177-2005 (Test di Laboratoriu di Cracking Stress Sulfide è Stress Corrosion Cracking Resistance of Metals in a H2S Environment). I campioni di corrosione di stress sò stati prima puliti cù acetone è pulizia meccanica ultrasonica per caccià i residui d'oliu, poi mette in una prova d'oliu è deidratatu in l'alcool. U numeru di u dispusitivu di prova di nebbia salina per simulà a situazione di corrosione in l'ambienti climatichi umidi di Chongqing. Sicondu u standard NACETM0177-2005 è u standard di prova di nebbia salina GB/T 10,125-2012, u tempu di prova di corrosione di stress di carica constante in stu studiu hè uniformemente determinatu per esse 168 h. ing machine, è i so pruprietà miccanica è a morfologia di corrosione di frattura sò stati analizati.
A figura 1 mostra a macro- è micro-morfologia di a curruzzione di a superficia di i specimens di currusioni di l'estressi di bolt d'alta resistenza in diverse cundizioni di corrosione.2 è 3 rispettivamente.
Morfologia macroscopica di esemplari di corrosione di stress di bulloni 20MnTiB d'alta resistenza sottu diversi ambienti di corrosione simulata: (a) senza corrosione;(b) 1 volta;(c) 20 ×;(d) 200 ×;(e) pH 3,5;(f) pH 7,5;(g) 50 °C.
Micromorfologia di i prudutti di corrosione di 20MnTiB bulloni d'alta resistenza in diversi ambienti di corrosione simulati (100 ×): (a) 1 volta;(b) 20 ×;(c) 200 ×;(d) pH 3,5;(e) pH7 .5;(f) 50 °C.
Pò esse vistu da a Fig. 2a chì a superficia di l'esemplari di bolt uncorroded d'alta resistenza mostra un lustre metallicu brillanti senza corrosion.However, sottu a cundizione di a suluzione di corrosione simulata uriginale (Fig. 2b), a superficia di a mostra hè stata parzialmente cuperta da prudutti di corrosione marroni è marroni-rossi, è certi spazii di a superficia mostranu solu alcuni spazii evidenti di a superficia metallica, chì indicava chì a superficia metallica era ovviamente corrudata. A suluzione di corrosione ùn hà micca effettu nant'à a superficia di a mostra.Pruprietà di materiale hannu pocu effect.However, sottu à a cundizione di 20 × cuncintrazzioni suluzioni currusioni simulata uriginale (Fig. 2c), a superficia di u specimen bolt high-strength hè statu cumpletamenti cupertu da una grande quantità di prudutti di currusioni tan è una piccula quantità di corrosion.product marrone-rossu, ùn hè statu trovu lustru metallicu evidenti, è ci era una piccula quantità di cuncintrazzioni marroni-nìuru u sustrato currusioni urigginali vicinu à u prodottu di corrusione (20 Fig. .2d), a superficia di a mostra hè cumpletamente cuperta da i prudutti di corrosione marroni, è i prudutti di corrosione marroni-neri appariscenu in certi spazii.
Cum'è u pH diminuite à 3,5 (Fig. 2e), i prudutti di curruzzione di culore tanatu eranu i più nantu à a superficia di e mostra, è parechji di i prudutti di corrosione sò stati esfoliati.
A figura 2g mostra chì, cum'è a temperatura aumenta à 50 ° C, u cuntenutu di i prudutti di corrosione marroni-russu nantu à a superficia di a mostra diminuisce drasticamente, mentre chì i prudutti di currusioni marroni brillanti copre a superficia di a mostra in una grande area.
Cum'è mostra in a Figura 3, in diverse ambienti di corrosione, i prudutti di corrosione nantu à a superficia di 20MnTiB di esemplari di corrosione di tensione di bolt d'alta resistenza sò ovviamente delaminati, è u spessore di a strata di corrosione aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di a suluzione di corrosione simulata. i prudutti di corrosione sò distribuiti uniformemente, ma un gran numaru di cracke appare;u stratu internu hè un gruppu scioltu di currusioni products.Under la cundizione di 20 × cuncintrazzioni suluzioni currusioni simulata uriginale (Fig. 3b), a strata di currusioni nant'à a superficia di u campionu pò esse divisu in trè strati: u stratu più esterno hè principarmenti sparse i prudutti currusioni cluster, chì sò loose è porous, è ùn hannu un bonu funziunamentu prutittivu;A strata media hè una strata di produttu di corrosione uniforme, ma ci sò cracke evidenti, è i ioni di corrosione ponu passà per i cracks è erode u sustrato;u stratu internu hè un densu stratu di prodottu currusioni senza cracks evidenti, chì hà un bonu effettu prutittivu nant'à u substrate.Under la cundizione di 200 × cuncintrazzioni suluzzioni currusioni urigginali simulata (Fig. 3c), u stratu di currusioni nantu à a superficia di a mostra pò esse divisu in trè strati: u stratu più esterno hè una strata di prodottu currusioni magre è uniforme;a strata media hè principarmenti a curruzzione in forma di petali è in forma di fiocchi U stratu internu hè un densu stratu di produttu di corrosione senza cracke è buchi evidenti, chì hà un bonu effettu protettivu nantu à u sustrato.
Si pò vede da a Fig. 3d chì in l'ambienti di corrosione simulata di pH 3,5, ci sò un gran numaru di prudutti di corrosione flocculenti o agulla nantu à a superficia di u specimen.It 20MnTiB di alta resistenza.
Pò esse vistu da a Fig. 3f chì quandu a temperatura aumentava à 50 ° C, nisuna strata di ruggine internu densu evidenti hè stata trovata in a struttura di a strata di corrosione, chì indica chì ci sò spazii trà i strati di corrosione à 50 ° C, chì facia chì u sustrato ùn hè micca cumpletamente coperto da i prudutti di corrosione.Fornisce a prutezzione contra a tendenza di corrosione aumentata di u sustrato.
E proprietà meccaniche di bulloni d'alta resistenza sottu a corrosione di tensione di carica constante in diversi ambienti corrosivi sò mostrati in a Tabella 2:
Pò esse vistu da a Tabella 2 chì e proprietà meccaniche di i campioni di bulloni di alta resistenza 20MnTiB rispondenu sempre à i requisiti standard dopu à a prova di corrosione accelerata di u ciclu seccu-umitu in diversi ambienti di corrosione simulata, ma ci hè un certu dannu cumparatu cù quelli senza corrosione.Sample. Soluzione simulata, l'allungamentu di a mostra hè diminuitu significativamente. E proprietà meccaniche sò simili à a cuncentrazione di 20 × è 200 × soluzioni di corrosione simulate originali. Quandu u valore di pH di a suluzione di corrosione simulata hè cascata à 3,5, a forza di tensione è l'allungamentu di i campioni diminuite significativamente. valore standard.
E morfologie di frattura di i campioni di corrosione di tensione di bolt 20MnTiB d'alta resistenza sottu diversi ambienti di corrosione sò mostrati in a Figura 4, chì sò a macromorfologia di a frattura, a zona di fibra in u centru di a frattura, u labbro micro-morfologicu di l'interfaccia di cisura, è a superficia di a mostra.
Morphologies di frattura macroscòpica è microscòpica di 20MnTiB specime di bolt d'alta resistenza in diversi ambienti simulati di corrosione (500 ×): (a) senza corrosione;(b) 1 volta;(c) 20 ×;(d) 200 ×;(e) pH 3,5;(f) pH 7,5;(g) 50 °C.
Si pò esse vistu da Fig. 4 chì a frattura di u 20MnTiB high-strength bolt stress currusioni specimen sottu differente ambienti currusioni simulate presenta una frattura tipica cuppa-cone.In cunfrontu cù u specimenu senza corrosione (Fig. 4a), l'area cintrali di u crack di l'area di fibra hè relativamente chjuca., l'area di u labbro di cisura hè più grande. Questu mostra chì e proprietà meccaniche di u materiale sò significativamente danate dopu a corrosione. Cù l'aumentu di a cuncentrazione di suluzione di corrosione simulata, i foschi in l'area di fibra in u centru di a frattura anu aumentatu, è apparsu cuciture di lacrime evidenti. u campionu, è ci era assai di i prudutti currusioni nant'à a surface.sample.
Hè inferitu da a Figura 3d chì ci sò cracks evidenti in a strata di corrosione nantu à a superficia di a mostra, chì ùn hà micca un bonu effettu protettivu nantu à a matrice.In a suluzione di corrosione simulata di pH 3.5 (Figura 4e), a superficia di a mostra hè severamente corroduta, è a zona di fibra cintrali hè ovviamente chjuca., Ci hè un gran numaru di cuciture di lacrime irregulari in u centru di l'area di fibra. Cù l'aumentu di u valore di pH di a suluzione di corrosione simulata, a zona di lacrime in l'area di fibra in u centru di a frattura diminuisce, a fossa diminuisce gradualmente, è a prufundità di a fossa diminuisce ancu gradualmente.
Quandu a temperatura aumentava à 50 ° C (Fig. 4g), l'area di u labbro di cisura di a frattura di a mostra hè stata a più grande, i fossi in l'area di a fibra cintrali anu aumentatu significativamente, è a prufundità di fossa hè ancu aumentata, è l'interfaccia trà u bordu di lip di cisura è a superficia di a mostra aumentava.I prudutti di a corrosione è i foschi anu aumentatu, chì cunfirmanu a tendenza di approfondimentu di a corrosione di sustrato riflessa in Fig.
U valore di pH di a suluzione di corrosione pruvucarà qualchì dannu à e proprietà meccaniche di i bulloni di alta resistenza 20MnTiB, ma l'effettu ùn hè micca significativu. In a suluzione di corrosione di pH 3,5, un gran numaru di prudutti di corrosione flocculenti o agulla sò distribuiti nantu à a superficia di a mostra, è a strata di corrosione hà crepe evidenti, chì ùn ponu micca sustratu un gran numaru di prudutti di corrosione. a morfologia microscòpica di a frattura di mostra. Questu mostra chì a capacità di a mostra per resiste à a deformazione da a forza esterna hè significativamente ridutta in un ambiente àcitu, è u gradu di a tendenza di a corrosione di u stress di u materiale hè significativamente aumentatu.
A suluzione di corrosione simulata uriginale hà avutu pocu effettu nantu à e proprietà meccaniche di i campioni di bolt d'alta resistenza, ma cum'è a cuncentrazione di a suluzione di corrosione simulata aumentava à 20 volte quella di a suluzione di corrosione simulata originale, e proprietà meccaniche di i campioni sò stati significativamente dannati, è ci era una corrosione evidente in a microstruttura di frattura.pits, cracks sicundariu è assai di currusioni products.When la cuncintrazzioni suluzzioni currusioni simulated hè statu aumentatu da 20 volte à 200 volte di u cuncintrazzioni suluzzioni currusioni simulated uriginale, l 'effettu di a cuncintrazzioni suluzione currusioni nant'à i pruprietà miccanicu di u materiale hè statu debilitatu.
Quandu a temperatura di corrosione simulata hè di 25 ℃, a forza di cedimentu è a forza di trazione di i campioni di bulloni 20MnTiB d'alta resistenza ùn cambianu micca assai in paragunà cù i specimens senza corrosione. eranu dimples in l 'area di fibre cintrali. Aumentatu significativamente, a prufundità di fossa aumentata, i prudutti di currusioni è i pits di currusioni aumentanu. Stu mostra chì l'ambienti di currusioni synergistic temperatura hà una grande influenza nantu à e proprietà meccaniche di bulloni d'alta resistenza, chì ùn hè micca evidenti à a temperatura di l'ambienti, ma più significativu quandu a temperatura righjunghji 50 °C.
Dopu à a prova di corrosione accelerata interna chì simula l'ambiente atmosfericu in Chongqing, a forza di trazione, a forza di rendimentu, l'allungamentu è altri parametri di i bulloni di alta resistenza 20MnTiB sò stati ridotti, è si sò accaduti danni evidenti da stress. Siccomu u materiale hè sottumessu à stress, ci sarà una significativa accelerazione di corrosione localizzata, un effettu di cuncentrazione significativu hè causatu da u fenomenu di l'accelerazione di corrosione localizzata. bulloni d'alta resistenza, riducenu a capacità di resiste à a deformazione da e forze esterne, è aumentanu a tendenza di a corrosione di stress.
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