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20MnTiB-Stahl ist in meinem Land das am häufigsten verwendete hochfeste Schraubenmaterial für Stahlkonstruktionsbrücken, und seine Leistung ist von großer Bedeutung für den sicheren Betrieb von Brücken. Basierend auf der Untersuchung der atmosphärischen Umgebung in Chongqing wurde in dieser Studie eine Korrosionslösung entworfen, die das feuchte Klima von Chongqing simuliert, und Spannungskorrosionstests an hochfesten Schrauben durchgeführt, die das feuchte Klima von Chongqing simulierten. Die Auswirkungen von Temperatur, pH-Wert und simulierter Korrosionslösungskonzentration auf das Spannungskorrosionsverhalten von 2 Es wurden hochfeste 0MnTiB-Schrauben untersucht.
20MnTiB-Stahl ist in meinem Land das am häufigsten verwendete hochfeste Schraubenmaterial für Stahlkonstruktionsbrücken, und seine Leistung ist für den sicheren Betrieb von Brücken von großer Bedeutung.Li et al.1 testete die Eigenschaften von 20MnTiB-Stahl, der üblicherweise in hochfesten Schrauben der Güteklasse 10.9 im Hochtemperaturbereich von 20 bis 700 °C verwendet wird, und ermittelte die Spannungs-Dehnungs-Kurve, die Streckgrenze, die Zugfestigkeit, den Elastizitätsmodul und die Dehnung.und Ausdehnungskoeffizient. Zhang et al.2, Hu et al.3 usw., durch Prüfung der chemischen Zusammensetzung, Prüfung der mechanischen Eigenschaften, Mikrostrukturprüfung, makroskopische und mikroskopische Analyse der Gewindeoberfläche, und die Ergebnisse zeigen, dass der Hauptgrund für den Bruch hochfester Schrauben mit Gewindefehlern und dem Auftreten von Gewindefehlern zusammenhängt. Große Spannungskonzentrationen, Spannungskonzentrationen an Rissspitzen und Korrosionsbedingungen im Freien führen alle zu Spannungsrisskorrosion.
Hochfeste Schrauben für Stahlbrücken werden normalerweise lange Zeit in einer feuchten Umgebung verwendet. Faktoren wie hohe Luftfeuchtigkeit, hohe Temperatur sowie die Sedimentation und Absorption von Schadstoffen in der Umgebung können leicht zu Korrosion von Stahlkonstruktionen führen. Korrosion kann zu einem Verlust des Querschnitts hochfester Schrauben führen, was zu zahlreichen Defekten und Rissen führt die Spannungskorrosionsleistung von Materialien. Catar et al.4 untersuchten das Spannungskorrosionsverhalten von Magnesiumlegierungen mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten in sauren, alkalischen und neutralen Umgebungen durch Tests mit langsamer Dehnungsrate (SSRT). Abdel et al.5 untersuchten das elektrochemische und Spannungsrisskorrosionsverhalten der Cu10Ni-Legierung in 3,5 %iger NaCl-Lösung in Gegenwart unterschiedlicher Konzentrationen von Sulfidionen. Aghion et al.6 bewerteten die Korrosionsleistung der druckgegossenen Magnesiumlegierung MRI230D in 3,5 %iger NaCl-Lösung durch Eintauchen Sion-Test, Salzsprühtest, potentiodynamische Polarisationsanalyse und SSRT. Zhang et al.7 untersuchten das Spannungskorrosionsverhalten von martensitischem 9Cr-Stahl mithilfe von SSRT und herkömmlichen elektrochemischen Testtechniken und ermittelten die Wirkung von Chloridionen auf das statische Korrosionsverhalten von martensitischem Stahl bei Raumtemperatur Zugdehnungsrate auf die Spannungskorrosionsbeständigkeit von austenitischem 00Cr21Ni14Mn5Mo2N-Edelstahl in Meerwasser. Die Ergebnisse zeigen, dass die Temperatur im Bereich von 35 bis 65 °C keinen signifikanten Einfluss auf das Spannungskorrosionsverhalten von Edelstahl hat. Lu et al.10 bewertete die verzögerte Bruchanfälligkeit von Proben mit unterschiedlichen Zugfestigkeitsgraden durch einen Totlast-verzögerten Bruchtest und SSRT. Es wird empfohlen, die Zugfestigkeit von hochfesten Schrauben aus 20MnTiB-Stahl und 35VB-Stahl auf 1040-1190 MPa zu kontrollieren. Die meisten dieser Studien verwenden jedoch grundsätzlich eine einfache 3,5%ige NaCl-Lösung, um die korrosive Umgebung zu simulieren, während die tatsächliche Einsatzumgebung hochfester Schrauben komplexer ist und viele aufweist Einflussfaktoren, wie zum Beispiel der pH-Wert des Bolzens.Ananya et al.11 untersuchten den Einfluss von Umgebungsparametern und Materialien im korrosiven Medium auf Korrosion und Spannungsrisskorrosion von Duplex-Edelstählen. Sunada et al.12 führten bei Raumtemperatur Spannungsrisskorrosionstests an SUS304-Stahl in wässrigen Lösungen durch, die H2SO4 (0-5,5 kmol/m-3) und NaCl (0-4,5 kmol/m-3) enthielten. Die Auswirkungen von H2SO4 und NaCl auf die Korrosionstypen von SUS304-Stahl wurden ebenfalls untersucht. Merwe et al.13 verwendeten SSRT, um die Auswirkungen von Walzrichtung, Temperatur, CO2/CO-Konzentration, Gasdruck und Korrosionszeit auf die Spannungskorrosionsanfälligkeit von A zu untersuchen 516 Druckbehälterstahl. Unter Verwendung der NS4-Lösung als Grundwassersimulationslösung haben Ibrahim et al.14 untersuchten den Einfluss von Umgebungsparametern wie der Konzentration von Bikarbonat-Ionen (HCO), dem pH-Wert und der Temperatur auf die Spannungsrisskorrosion von API-X100-Pipelinestahl nach dem Abziehen der Beschichtung.Shan et al.15 untersuchten das Variationsgesetz der Spannungsrisskorrosionsanfälligkeit von austenitischem Edelstahl 00Cr18Ni10 mit der Temperatur unter verschiedenen Temperaturbedingungen (30–250 °C) unter der Bedingung eines Schwarzwassermediums in einer simulierten Kohle-zu-Wasserstoff-Anlage durch SSRT. Han et al.16 charakterisierten die Wasserstoffversprödungsanfälligkeit hochfester Schraubenproben mithilfe eines Totlast-Verzögerungsbruchtests und SSRT. Zhao17 untersuchte die Auswirkungen von pH, SO42 -, Cl-1 auf das Spannungskorrosionsverhalten der GH4080A-Legierung durch SSRT. Die Ergebnisse zeigen, dass die Spannungskorrosionsbeständigkeit der GH4080A-Legierung umso schlechter ist, je niedriger der pH-Wert ist. Sie weist eine offensichtliche Spannungskorrosionsempfindlichkeit gegenüber Cl-1 auf und ist bei Raumtemperatur unempfindlich gegenüber dem ionischen SO42-Medium. Es gibt jedoch nur wenige Studien zu den Auswirkungen von Umweltkorrosion auf hochfeste 20MnTiB-Stahlschrauben.
Um die Gründe für das Versagen von hochfesten Schrauben, die in Brücken verwendet werden, herauszufinden, hat der Autor eine Reihe von Studien durchgeführt. Es wurden hochfeste Schraubenproben ausgewählt und die Gründe für das Versagen dieser Proben aus der Perspektive der chemischen Zusammensetzung, der mikroskopischen Bruchmorphologie, der metallografischen Struktur und der Analyse der mechanischen Eigenschaften diskutiert19, 20. Basierend auf der Untersuchung der atmosphärischen Umgebung in Chongqing in den letzten Jahren wurde ein Korrosionsschema entworfen, das das feuchte Klima von Chongqing simuliert.Spannungskorrosionsexperimente Es wurden elektrochemische Korrosionsexperimente und Korrosionsermüdungsexperimente an hochfesten Schrauben im simulierten feuchten Klima von Chongqing durchgeführt. In dieser Studie wurden die Auswirkungen von Temperatur, pH-Wert und Konzentration der simulierten Korrosionslösung auf das Spannungskorrosionsverhalten von hochfesten 20MnTiB-Schrauben durch mechanische Eigenschaftstests, makroskopische und mikroskopische Bruchanalysen sowie Oberflächenkorrosionsprodukte untersucht.
Chongqing liegt im Südwesten Chinas, am Oberlauf des Jangtsekiang, und hat ein feuchtes subtropisches Monsunklima. Die jährliche Durchschnittstemperatur beträgt 16–18 °C, die jährliche durchschnittliche relative Luftfeuchtigkeit beträgt meist 70–80 %, die jährliche Sonnenscheindauer beträgt 1000–1400 Stunden und der Sonnenscheinanteil beträgt nur 25–35 %.
Laut Berichten über Sonnenschein und Umgebungstemperatur in Chongqing von 2015 bis 2018 beträgt die tägliche Durchschnittstemperatur in Chongqing nur 17 °C und bis zu 23 °C.Die höchste Temperatur am Brückenkörper der Chaotianmen-Brücke in Chongqing kann 50 °C °C erreichen21,22. Daher wurden die Temperaturniveaus für den Spannungskorrosionstest auf 25 °C und 50 °C festgelegt.
Der pH-Wert der simulierten Korrosionslösung bestimmt direkt die Menge an H+. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Korrosion umso leichter auftritt, je niedriger der pH-Wert ist qing.2010 bis 2018.
Je höher die Konzentration der simulierten Korrosionslösung ist, desto höher ist der Ionengehalt in der simulierten Korrosionslösung und desto größer ist der Einfluss auf die Materialeigenschaften. Um die Auswirkung der simulierten Korrosionslösungskonzentration auf die Spannungskorrosion von hochfesten Schrauben zu untersuchen, wurde der künstliche, im Labor beschleunigte Korrosionstest durchgeführt und die simulierte Korrosionslösungskonzentration auf Stufe 4 ohne Korrosion eingestellt, was der ursprünglichen simulierten Korrosionslösungskonzentration (1 ×), 20 × ursprünglicher simulierter Korrosionslösungskonzentration (20 ×) und 200 × ursprünglicher Simulation entspricht Konzentration der Korrosionslösung (200 ×).
Die Umgebung mit einer Temperatur von 25 °C, einem pH-Wert von 5,5 und der Konzentration der ursprünglich simulierten Korrosionslösung kommt den tatsächlichen Einsatzbedingungen hochfester Schrauben für Brücken am nächsten. Um den Korrosionstestprozess zu beschleunigen, wurden jedoch die experimentellen Bedingungen mit einer Temperatur von 25 °C, einem pH-Wert von 5,5 und einer Konzentration von 200 × der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung als Referenzkontrollgruppe festgelegt. Bei den Auswirkungen der Temperatur, Konzentration oder des pH-Werts der simulierten Korrosion Die Lösung zur Spannungskorrosionsleistung hochfester Schrauben wurde jeweils untersucht, andere Faktoren blieben unverändert, was als experimentelles Niveau der Referenzkontrollgruppe verwendet wurde.
Gemäß dem vom Chongqing Municipal Bureau of Ecology and Environment herausgegebenen Briefing zur Qualität der atmosphärischen Umwelt 2010–2018 und unter Bezugnahme auf die Niederschlagskomponenten, die in Zhang24 und anderen in Chongqing gemeldeten Literaturen gemeldet wurden, wurde eine simulierte Korrosionslösung entwickelt, die auf einer Erhöhung der SO42-Konzentration basiert. Die Zusammensetzung der Niederschläge im Hauptstadtgebiet von Chongqing im Jahr 2017. Die Zusammensetzung der simulierten Korrosionslösung ist in Tabelle 1 dargestellt:
Die simulierte Korrosionslösung wird durch ein chemisches Ionenkonzentrationsausgleichsverfahren unter Verwendung von Analysereagenzien und destilliertem Wasser hergestellt. Der pH-Wert der simulierten Korrosionslösung wurde mit einem Präzisions-pH-Meter, Salpetersäurelösung und Natriumhydroxidlösung eingestellt.
Um das feuchte Klima in Chongqing zu simulieren, wurde der Salzsprühtester speziell modifiziert und entwickelt25. Wie in Abbildung 1 dargestellt, verfügt die Versuchsausrüstung über zwei Systeme: ein Salzsprühsystem und ein Beleuchtungssystem. Das Salzsprühsystem ist die Hauptfunktion der Versuchsausrüstung, die aus einem Steuerteil, einem Sprühteil und einem Induktionsteil besteht. Die Funktion des Sprühteils besteht darin, den Salznebel durch den Luftkompressor in die Testkammer zu pumpen. Der Induktionsteil besteht aus Temperaturmesselementen, die die Temperatur in der Testkammer erfassen. Der Steuerteil besteht aus einem Mikrocomputer, der den Sprühteil und den Induktionsteil verbindet, um den gesamten Versuchsprozess zu steuern. Das Beleuchtungssystem ist in einer Salzsprühtestkammer installiert, um Sonnenlicht zu simulieren. Das Beleuchtungssystem besteht aus Infrarotlampen und einem Zeitregler. Gleichzeitig ist in der Salzsprühtestkammer ein Temperatursensor installiert, um die Temperatur um die Probe in Echtzeit zu überwachen.
Spannungskorrosionsproben unter konstanter Belastung wurden gemäß NACETM0177-2005 (Laborprüfung der Sulfid-Spannungsrissbildung und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit von Metallen in einer H2S-Umgebung) verarbeitet. Spannungskorrosionsproben wurden zunächst mit Aceton und mechanischer Ultraschallreinigung gereinigt, um Ölrückstände zu entfernen, dann mit Alkohol entwässert und in einem Ofen getrocknet. Anschließend wurden die sauberen Proben in die Testkammer des Salzsprühtestgeräts gegeben, um die Korrosionssituation in der feuchten Klimaumgebung von Chongqing zu simulieren In Anlehnung an die Norm NACETM0177-2005 und die Salzsprühtestnorm GB/T 10,125-2012 wird die Dauer des Spannungskorrosionstests unter konstanter Last in dieser Studie einheitlich mit 168 Stunden bestimmt. An den Korrosionsproben wurden Zugtests unter verschiedenen Korrosionsbedingungen auf der Universal-Zugprüfmaschine MTS-810 durchgeführt und ihre mechanischen Eigenschaften und Bruchkorrosionsmorphologie analysiert.
Abbildung 1 zeigt die Makro- und Mikromorphologie der Oberflächenkorrosion hochfester Bolzenspannungskorrosionsproben unter verschiedenen Korrosionsbedingungen.2 bzw. 3.
Makroskopische Morphologie von Spannungskorrosionsproben von hochfesten 20MnTiB-Schrauben unter verschiedenen simulierten Korrosionsumgebungen: (a) keine Korrosion;(b) 1 Mal;(c) 20 ×;(d) 200 ×;(e) pH 3,5;(f) pH 7,5;(g) 50°C.
Mikromorphologie von Korrosionsprodukten hochfester 20MnTiB-Schrauben in verschiedenen simulierten Korrosionsumgebungen (100×): (a) 1 Mal;(b) 20 ×;(c) 200 ×;(d) pH 3,5;(e) pH-Wert 7,5;(f) 50°C.
Aus Abb. 2a ist ersichtlich, dass die Oberfläche der nicht korrodierten hochfesten Schraubenprobe einen hellen metallischen Glanz ohne offensichtliche Korrosion aufweist. Unter der Bedingung der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung (Abb. 2b) war die Oberfläche der Probe jedoch teilweise mit braunen und braunroten Korrosionsprodukten bedeckt, und einige Bereiche der Oberfläche zeigten immer noch offensichtlichen metallischen Glanz, was darauf hindeutet, dass nur einige Bereiche der Probenoberfläche leicht korrodiert waren und die simulierte Korrosionslösung keinen Einfluss auf die Oberfläche der Probe hatte.Die Materialeigenschaften haben nur geringe Auswirkungen. Unter der Bedingung einer 20-fachen Konzentration der ursprünglich simulierten Korrosionslösung (Abb. 2c) war die Oberfläche der hochfesten Schraubenprobe jedoch vollständig von einer großen Menge brauner Korrosionsprodukte und einer kleinen Menge braunroten Korrosionsprodukts bedeckt. Es wurde kein offensichtlicher metallischer Glanz gefunden und es gab eine kleine Menge braunschwarzer Korrosionsprodukte in der Nähe der Oberfläche des Substrats. Und unter der Bedingung einer 200-fachen Konzentration der ursprünglich simulierten Korrosionslösung (Abb. 2d) war die Oberfläche der Probe vollständig von braunen Korrosionsprodukten bedeckt, und in einigen Bereichen treten braunschwarze Korrosionsprodukte auf.
Als der pH-Wert auf 3,5 sank (Abb. 2e), befanden sich die hellbraunen Korrosionsprodukte am häufigsten auf der Oberfläche der Proben und einige der Korrosionsprodukte waren abgeblättert.
Abbildung 2g zeigt, dass bei einem Temperaturanstieg auf 50 °C der Gehalt an braunroten Korrosionsprodukten auf der Oberfläche der Probe stark abnimmt, während die hellbraunen Korrosionsprodukte die Oberfläche der Probe großflächig bedecken. Die Korrosionsproduktschicht ist relativ locker und einige braunschwarze Produkte lösen sich ab.
Wie in Abbildung 3 dargestellt, werden unter verschiedenen Korrosionsumgebungen die Korrosionsprodukte auf der Oberfläche von 20MnTiB-Spannungskorrosionsproben mit hochfesten Bolzen offensichtlich delaminiert, und die Dicke der Korrosionsschicht nimmt mit zunehmender Konzentration der simulierten Korrosionslösung zu. Unter der Bedingung der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung (Abb. 3a) können die Korrosionsprodukte auf der Oberfläche der Probe in zwei Schichten unterteilt werden: Die äußerste Schicht der Korrosionsprodukte ist gleichmäßig verteilt, es treten jedoch viele Risse auf;Die innere Schicht ist eine lose Ansammlung von Korrosionsprodukten. Unter der Bedingung einer 20-fachen ursprünglichen simulierten Korrosionslösungskonzentration (Abb. 3b) kann die Korrosionsschicht auf der Oberfläche der Probe in drei Schichten unterteilt werden: Die äußerste Schicht besteht hauptsächlich aus verteilten Cluster-Korrosionsprodukten, die locker und porös sind und keine gute Schutzleistung aufweisen;Die mittlere Schicht ist eine gleichmäßige Korrosionsproduktschicht, es gibt jedoch offensichtliche Risse, und die Korrosionsionen können durch die Risse dringen und das Substrat erodieren;Die innere Schicht ist eine dichte Korrosionsproduktschicht ohne offensichtliche Risse, die eine gute Schutzwirkung auf das Substrat hat. Unter der Bedingung einer 200-fachen ursprünglichen simulierten Korrosionslösungskonzentration (Abb. 3c) kann die Korrosionsschicht auf der Oberfläche der Probe in drei Schichten unterteilt werden: Die äußerste Schicht ist eine dünne und gleichmäßige Korrosionsproduktschicht;Die mittlere Schicht besteht hauptsächlich aus blütenblattförmiger und flockenförmiger Korrosion. Die innere Schicht ist eine dichte Korrosionsproduktschicht ohne offensichtliche Risse und Löcher, die eine gute Schutzwirkung auf das Substrat hat.
Aus Abb. 3d ist ersichtlich, dass sich in der simulierten Korrosionsumgebung mit einem pH-Wert von 3,5 eine große Anzahl flockiger oder nadelförmiger Korrosionsprodukte auf der Oberfläche der hochfesten 20MnTiB-Bolzenprobe befindet. Es wird spekuliert, dass es sich bei diesen Korrosionsprodukten hauptsächlich um γ-FeOOH und eine kleine Menge verflochtenes α-FeOOH handelt26 und die Korrosionsschicht weist offensichtliche Risse auf.
Aus Abb. 3f ist ersichtlich, dass bei einem Temperaturanstieg auf 50 °C keine offensichtliche dichte innere Rostschicht in der Korrosionsschichtstruktur gefunden wurde, was darauf hindeutet, dass es bei 50 °C Lücken zwischen den Korrosionsschichten gab, die dazu führten, dass das Substrat nicht vollständig von Korrosionsprodukten bedeckt war.Bietet Schutz vor erhöhter Korrosionsneigung des Untergrunds.
Die mechanischen Eigenschaften hochfester Schrauben unter konstanter Lastspannungskorrosion in verschiedenen korrosiven Umgebungen sind in Tabelle 2 dargestellt:
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die mechanischen Eigenschaften der hochfesten 20MnTiB-Schraubenproben nach dem beschleunigten Korrosionstest im Trocken-Nass-Zyklus in verschiedenen simulierten Korrosionsumgebungen immer noch den Standardanforderungen entsprechen, im Vergleich zu den nicht korrodierten Proben jedoch ein gewisser Schaden vorliegt. Bei der Konzentration der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung änderten sich die mechanischen Eigenschaften der Probe nicht wesentlich, bei der 20-fachen oder 200-fachen Konzentration der simulierten Lösung jedoch die Dehnung der Probe Die mechanischen Eigenschaften sind bei den Konzentrationen von 20 × und 200 × der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung ähnlich. Als der pH-Wert der simulierten Korrosionslösung auf 3,5 sank, nahmen die Zugfestigkeit und die Dehnung der Proben deutlich ab. Wenn die Temperatur auf 50 °C anstieg, nahmen die Zugfestigkeit und die Dehnung deutlich ab und die Flächenschrumpfungsrate lag sehr nahe am Standardwert.
Die Bruchmorphologien der hochfesten Bolzenspannungskorrosionsproben aus 20MnTiB unter verschiedenen Korrosionsumgebungen sind in Abbildung 4 dargestellt. Dabei handelt es sich um die Makromorphologie des Bruchs, die Faserzone in der Mitte des Bruchs, die mikromorphologische Lippe der Schergrenzfläche und die Oberfläche der Probe.
Makroskopische und mikroskopische Bruchmorphologien von hochfesten 20MnTiB-Bolzenproben in verschiedenen simulierten Korrosionsumgebungen (500×): (a) keine Korrosion;(b) 1 Mal;(c) 20 ×;(d) 200 ×;(e) pH 3,5;(f) pH 7,5;(g) 50°C.
Aus Abb. 4 ist ersichtlich, dass der Bruch der hochfesten 20MnTiB-Bolzenspannungskorrosionsprobe unter verschiedenen simulierten Korrosionsumgebungen einen typischen Becher-Kegel-Bruch darstellt.Im Vergleich zur unkorrodierten Probe (Abb. 4a) ist der zentrale Bereich des Faserbereichsrisses relativ klein., die Scherlippenfläche ist größer. Dies zeigt, dass die mechanischen Eigenschaften des Materials nach der Korrosion erheblich beeinträchtigt werden. Mit der Erhöhung der Konzentration der simulierten Korrosionslösung nahmen die Grübchen im Faserbereich in der Mitte des Bruchs zu und es traten deutliche Rissnähte auf. Als die Konzentration auf das 20-fache der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung anstieg, traten an der Grenzfläche zwischen der Scherlippenkante und der Oberfläche der Probe deutliche Korrosionsgrübchen auf, und es befanden sich viele Korrosionsprodukte auf der Oberfläche. Probe.
Aus Abbildung 3d geht hervor, dass die Korrosionsschicht auf der Oberfläche der Probe offensichtliche Risse aufweist, die keine gute Schutzwirkung auf die Matrix haben.In der simulierten Korrosionslösung mit pH 3,5 (Abbildung 4e) ist die Oberfläche der Probe stark korrodiert und der zentrale Faserbereich ist offensichtlich klein., Es gibt eine große Anzahl unregelmäßiger Rissnähte in der Mitte des Faserbereichs. Mit zunehmendem pH-Wert der simulierten Korrosionslösung nimmt die Risszone im Faserbereich in der Mitte des Bruchs ab, die Grube nimmt allmählich ab und auch die Grubentiefe nimmt allmählich ab.
Als die Temperatur auf 50 °C anstieg (Abb. 4g), war die Scherlippenfläche des Bruchs der Probe am größten, die Grübchen im zentralen Faserbereich nahmen deutlich zu, auch die Grübchentiefe nahm zu und die Grenzfläche zwischen der Scherlippenkante und der Probenoberfläche vergrößerte sich.Korrosionsprodukte und Vertiefungen nahmen zu, was den in Abb. 3f dargestellten Trend zur Vertiefung der Substratkorrosion bestätigte.
Der pH-Wert der Korrosionslösung führt zu einer gewissen Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften von hochfesten 20MnTiB-Schrauben, der Effekt ist jedoch nicht signifikant. In der Korrosionslösung mit einem pH-Wert von 3,5 sind viele flockige oder nadelartige Korrosionsprodukte auf der Oberfläche der Probe verteilt, und die Korrosionsschicht weist offensichtliche Risse auf, die keinen guten Schutz für das Substrat bilden können. Und es gibt offensichtliche Korrosionsgruben und eine große Anzahl von Korrosionsprodukten in der mikroskopischen Morphologie der Probe. Dies zeigt, dass die Fähigkeit von Die Widerstandsfähigkeit der Probe gegen Verformung durch äußere Kräfte wird in einer sauren Umgebung erheblich verringert und die Neigung des Materials zur Spannungskorrosion wird erheblich erhöht.
Die ursprüngliche simulierte Korrosionslösung hatte nur geringe Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der hochfesten Schraubenproben, aber als die Konzentration der simulierten Korrosionslösung auf das 20-fache der ursprünglichen simulierten Korrosionslösung anstieg, wurden die mechanischen Eigenschaften der Proben erheblich beschädigt und es kam zu offensichtlicher Korrosion in der Bruchmikrostruktur.Löcher, sekundäre Risse und viele Korrosionsprodukte. Wenn die Konzentration der simulierten Korrosionslösung vom 20-fachen auf das 200-fache der ursprünglichen Konzentration der simulierten Korrosionslösung erhöht wurde, wurde die Wirkung der Konzentration der Korrosionslösung auf die mechanischen Eigenschaften des Materials abgeschwächt.
Wenn die simulierte Korrosionstemperatur 25 °C beträgt, ändern sich die Streckgrenze und die Zugfestigkeit der hochfesten 20MnTiB-Schraubenproben im Vergleich zu den nicht korrodierten Proben nicht wesentlich. Unter der simulierten Korrosionsumgebungstemperatur von 50 °C nahmen jedoch die Zugfestigkeit und die Dehnung der Probe erheblich ab, die Querschnittsschrumpfungsrate lag nahe am Standardwert, die Bruchscherlippe war am größten und es gab Grübchen im zentralen Faserbereich. Deutlich erhöht, Grübchen Die Tiefe nahm zu, Korrosionsprodukte und Korrosionsgruben nahmen zu. Dies zeigt, dass die temperatursynergistische Korrosionsumgebung einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften hochfester Schrauben hat, was bei Raumtemperatur nicht offensichtlich ist, aber umso bedeutender, wenn die Temperatur 50 °C erreicht.
Nach dem beschleunigten Innenkorrosionstest, der die atmosphärische Umgebung in Chongqing simulierte, wurden die Zugfestigkeit, die Streckgrenze, die Dehnung und andere Parameter der hochfesten 20MnTiB-Schrauben reduziert, und es traten offensichtliche Spannungsschäden auf. Da das Material unter Spannung steht, kommt es zu einem erheblichen lokalen Korrosionsbeschleunigungsphänomen Spannungskorrosion.
Li, G., Li, M., Yin, Y. & Jiang, S. Experimentelle Studie zu Eigenschaften hochfester Schrauben aus 20MnTiB-Stahl bei erhöhter Temperatur.Jaw.Civil Engineering.J.34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. Bruchversagensanalyse von hochfesten 20MnTiB-Stahlschrauben für Schienen.Wärmebehandlung.Metall.42, 185–188 (2017).
Catar, R. & Altun, H. Spannungsrisskorrosionsverhalten von Mg-Al-Zn-Legierungen unter verschiedenen pH-Bedingungen durch SSRT-Methode.Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
Nazer, AA et al.Auswirkungen von Glycin auf das elektrochemische und Spannungsrisskorrosionsverhalten von Cu10Ni-Legierungen in sulfidkontaminierter Sole.Industrial Engineering.Chemical.reservoir.50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. Korrosionseigenschaften der Magnesiumdruckgusslegierung MRI230D in Mg(OH)2-gesättigter 3,5 %iger NaCl-Lösung.alma mater.character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS Einfluss von Chloridionen auf das statische und Spannungskorrosionsverhalten von martensitischem 9Cr-Stahl.surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. Synergistische Wirkung von SRB und Temperatur auf Spannungsrisskorrosion von X70-Stahl in künstlicher Meeresschlammlösung.Chin.Socialist Party.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. Spannungskorrosionsverhalten von 00Cr21Ni14Mn5Mo2N-Edelstahl in Meerwasser.Physik.nehmen Sie eine Prüfung ab.test.36, 1-5 (2018).
Lu, C. Eine verzögerte Bruchstudie von hochfesten Brückenschrauben.jaw.Academic school.rail.science.2, 10369 (2019).
Ananya, B. Spannungsrisskorrosion von Duplex-Edelstählen in ätzenden Lösungen. Doktorarbeit, Atlanta, GA, USA: Georgia Institute of Technology 137–8 (2008)
Sunada, S., Masanori, K., Kazuhiko, M. & Sugimoto, K. Auswirkungen von H2SO4- und Naci-Konzentrationen auf die Spannungsrisskorrosion von SUS304-Edelstahl in wässriger H2SO4-NaCl-Lösung.alma mater.trans.47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD Einfluss von Umgebung und Materialien auf Spannungsrisskorrosion von Stahl in H2O/CO/CO2-Lösung.Inter Mailand.J.Koros.2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. & Akram A. Auswirkungen von Bikarbonat, Temperatur und pH-Wert auf die Passivierung von API-X100-Pipelinestahl in simulierter Grundwasserlösung. In IPC 2014-33180.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang,
Han, S. Wasserstoffinduziertes verzögertes Bruchverhalten mehrerer hochfester Verbindungsstähle (Kunming University of Science and Technology, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. & Zhang, M. Spannungskorrosionsmechanismus der GH4080A-Legierung für Verbindungselemente.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).