Kiitos käynnistäsi Nature.com-sivustolla. Käyttämäsi selainversio tukee CSS:ää rajoitetusti. Parhaan käyttökokemuksen saavuttamiseksi suosittelemme käyttämään päivitettyä selainta (tai poistamaan yhteensopivuustilan käytöstä Internet Explorerissa). Sillä välin näytämme sivuston ilman tyylejä ja JavaScriptiä jatkuvan tuen varmistamiseksi.
20MnTiB-teräs on maassani yleisimmin käytetty teräsrakenteisten siltojen lujuuspulttimateriaali, ja sen ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä siltojen turvalliselle käytölle. Chongqingin ilmakehäympäristön tutkimukseen perustuen tässä tutkimuksessa suunniteltiin korroosioliuos, joka simuloi Chongqingin kosteaa ilmastoa, ja suoritettiin jännityskorroosiokokeita lujille pulteille, jotka simuloivat Chongqingin kosteaa ilmastoa. Lämpötilan, pH-arvon ja simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden vaikutuksia 20MnTiB-lujuuspulttien jännityskorroosiokäyttäytymiseen tutkittiin.
20MnTiB-teräs on maassamme yleisimmin käytetty teräsrakenteisten siltojen lujuuspulttimateriaali, ja sen ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä siltojen turvalliselle käytölle. Li ym. 1 testasivat yleisesti luokan 10.9 lujuuspulteissa käytettävän 20MnTiB-teräksen ominaisuuksia 20–700 ℃:n korkeissa lämpötiloissa ja saivat jännitys-venymäkäyrän, myötölujuuden, vetolujuuden, Youngin moduulin sekä venymän ja laajenemiskertoimen. Zhang ym. 2, Hu ym. 3 jne. suorittivat kemiallisen koostumuksen, mekaanisten ominaisuuksien, mikrorakennetestien sekä kierteen pinnan makroskooppisen ja mikroskooppisen analyysin, ja tulokset osoittavat, että lujuuspulttien murtumisen pääasiallinen syy liittyy kierrevirheisiin ja kierrevirheiden esiintymiseen. Suuret jännityspitoisuudet, halkeaman kärjen jännityspitoisuudet ja avoimet korroosio-olosuhteet johtavat kaikki jännityskorroosiohalkeiluun.
Terässiltojen suurlujuuspultteja käytetään yleensä pitkään kosteassa ympäristössä. Tekijät, kuten korkea kosteus, korkea lämpötila sekä haitallisten aineiden sedimentaatio ja imeytyminen ympäristöön, voivat helposti aiheuttaa teräsrakenteiden korroosiota. Korroosio voi aiheuttaa suurlujuuspulttien poikkileikkaushäviöitä, mikä johtaa lukuisiin vikoihin ja halkeamiin. Ja nämä viat ja halkeamat jatkavat laajenemistaan, mikä lyhentää suurlujuuspulttien käyttöikää ja jopa aiheuttaa niiden rikkoutumisen. Tähän mennessä on tehty monia tutkimuksia ympäristökorroosion vaikutuksesta materiaalien jännityskorroosionkestävyyteen. Catar et al.4 tutkivat eri alumiinipitoisuuksilla varustettujen magnesiumseosten jännityskorroosionkäyttäytymistä happamassa, emäksisessä ja neutraalissa ympäristössä hitaan venymänopeustestauksen (SSRT) avulla. Abdel et al.5 tutkivat Cu10Ni-seoksen sähkökemiallista ja jännityskorroosiohalkeilukäyttäytymistä 3,5 % NaCl-liuoksessa eri sulfidi-ionipitoisuuksien läsnä ollessa. Aghion et al.6 arvioivat painevaletun magnesiumseoksen MRI230D korroosionkestävyyttä 3,5 % NaCl-liuoksessa upotustestin, suolasumutestin, potentiodynaamisen polarisaatioanalyysin ja SSRT:n avulla. Zhang et al.7 tutkivat jännityskorroosiota 9Cr-martensiittisen teräksen korroosionkestävyystestauksessa (SSRT) ja perinteisissä sähkökemiallisissa testaustekniikoissa sekä selvittivät kloridi-ionien vaikutuksen martensiittisen teräksen staattiseen korroosionkestävyystestaukseen huoneenlämmössä. Chen et al.8 tutkivat X70-teräksen jännityskorroosionkestävyyttä ja halkeilumekanismia simuloidussa merimutaliuoksessa, joka sisälsi SRB:tä, eri lämpötiloissa SSRT:n avulla. Liu et al.9 käyttivät SSRT:tä tutkiakseen lämpötilan ja vetolujuuden vaikutusta 00Cr21Ni14Mn5Mo2N austeniittisen ruostumattoman teräksen meriveden aiheuttamaan jännityskorroosionkestävyyteen. Tulokset osoittavat, että 35–65 ℃:n lämpötilalla ei ole merkittävää vaikutusta ruostumattoman teräksen jännityskorroosionkestävyystestaukseen. Lu et al. 10 arvioi eri vetolujuusluokkien näytteiden viivästynyttä murtumisherkkyyttä omaavan omaavan näytteen omaavan omakuorman viivästyneen murtumiskokeen ja SSRT:n avulla. On ehdotettu, että 20MnTiB-teräksen ja 35VB-teräksen suurlujuuspulttien vetolujuutta tulisi kontrolloida välillä 1040–1190 MPa. Useimmissa näistä tutkimuksista käytetään kuitenkin pohjimmiltaan yksinkertaista 3,5 % NaCl-liuosta korroosiota aiheuttavan ympäristön simulointiin, kun taas suurlujuuspulttien todellinen käyttöympäristö on monimutkaisempi ja siihen vaikuttaa monia tekijöitä, kuten pultin pH-arvo. Ananya ym. 11 tutkivat ympäristöparametrien ja materiaalien vaikutusta korroosiota aiheuttavassa väliaineessa duplex-ruostumattomien terästen korroosioon ja jännityskorroosiohalkeiluun. Sunada ym. 12 suorittivat huoneenlämmössä jännityskorroosiomurtumiskokeita SUS304-teräkselle vesiliuoksissa, jotka sisälsivät H2SO4:a (0-5,5 kmol/m-3) ja NaCl:a (0-4,5 kmol/m-3). Tutkittiin myös H2SO4:n ja NaCl:n vaikutuksia SUS304-teräksen korroosiotyyppeihin. Merwe ym.13 käyttivät SSRT:tä tutkiakseen valssaussuunnan, lämpötilan, CO2/CO-pitoisuuden, kaasunpaineen ja korroosioajan vaikutusta A516-paineastiateräksen jännityskorroosioherkkyyteen. Käyttäen NS4-liuosta pohjavesisimulointiliuoksena, Ibrahim ym.14 tutkivat ympäristöparametrien, kuten bikarbonaatti-ionipitoisuuden (HCO3) pitoisuuden, pH:n ja lämpötilan, vaikutusta API-X100-putkiteräksen jännityskorroosiomurtumaan pinnoitteen kuorimisen jälkeen. Shan ym. 15 tutkivat austeniittisen ruostumattoman teräksen 00Cr18Ni10 jännityskorroosiohalkeiluherkkyyden variaatiolakia lämpötilan funktiona eri lämpötilaolosuhteissa (30–250 ℃) mustan veden olosuhteissa simuloidussa hiili-vetylaitoksessa SSRT:n avulla. Han ym.16 karakterisoivat lujien pulttinäytteiden vetyhaurastumisherkkyyttä käyttämällä omakuorman viivästettyä murtumiskoetta ja SSRT:tä. Zhao17 tutki pH:n, SO42-:n ja Cl-1:n vaikutusta GH4080A-seoksen jännityskorroosiokäyttäytymiseen SSRT:n avulla. Tulokset osoittavat, että mitä alhaisempi pH-arvo, sitä huonompi GH4080A-seoksen jännityskorroosionkestävyys. Sillä on ilmeinen jännityskorroosioherkkyys Cl-1:lle, eikä se ole herkkä SO42-ioniselle väliaineelle huoneenlämmössä. Ympäristökorroosion vaikutuksesta 20MnTiB-teräksestä valmistettuihin lujiin pultteihin on kuitenkin tehty vain vähän tutkimuksia.
Selvittääkseen silloissa käytettyjen suurlujuuspulttien murtumisen syitä, kirjoittaja on tehnyt sarjan tutkimuksia. Valittiin suurlujuuspulttinäytteitä, ja näiden näytteiden murtumisen syitä käsiteltiin kemiallisen koostumuksen, murtumismikroskooppisen morfologian, metallografisen rakenteen ja mekaanisten ominaisuuksien analyysin näkökulmasta19, 20. Chongqingin ilmakehäympäristön viime vuosien tutkimuksen perusteella on suunniteltu korroosiokaavio, joka simuloi Chongqingin kosteaa ilmastoa. Chongqingin simuloidussa kosteassa ilmastossa suoritettiin suurlujuuspulttien jännityskorroosiokokeita, sähkökemiallisia korroosiokokeita ja korroosioväsymiskokeita. Tässä tutkimuksessa tutkittiin lämpötilan, pH-arvon ja simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden vaikutuksia 20MnTiB-suurlujuuspulttien jännityskorroosiokokeisiin mekaanisten ominaisuuskokeiden, murtumismakroskooppisen ja mikroskooppisen analyysin sekä pintakorroosiotuotteiden avulla.
Chongqing sijaitsee Lounais-Kiinassa, Jangtse-joen yläjuoksulla, ja siellä vallitsee kostea subtrooppinen monsuuni-ilmasto. Vuotuinen keskilämpötila on 16–18 °C, vuotuinen keskimääräinen suhteellinen kosteus on enimmäkseen 70–80 %, vuotuinen auringonpaisteen määrä on 1000–1400 tuntia ja auringonpaisteen prosenttiosuus on vain 25–35 %.
Chongqingin auringonpaisteeseen ja ympäristön lämpötilaan vuosina 2015–2018 liittyvien raporttien mukaan päivittäinen keskilämpötila Chongqingissa on ollut alimmillaan 17 °C ja korkeimmillaan 23 °C. Chongqingin Chaotianmenin sillan rungon korkein lämpötila voi nousta 50 °C:een °C21,22. Siksi jännityskorroosiokokeen lämpötilat asetettiin 25 °C:een ja 50 °C:een.
Simuloidun korroosioliuoksen pH-arvo määrää suoraan H+-ionien määrän, mutta se ei tarkoita, että mitä alhaisempi pH-arvo on, sitä helpommin korroosiota tapahtuu. pH:n vaikutus tuloksiin vaihtelee eri materiaalien ja liuosten välillä. Jotta simuloidun korroosioliuoksen vaikutusta suurlujuusruuvien jännityskorroosionkestävyyteen voitaisiin tutkia paremmin, jännityskorroosiokokeiden pH-arvot asetettiin arvoihin 3,5, 5,5 ja 7,5 yhdistettynä kirjallisuustutkimukseen23 ja Chongqingin vuosittaisen sadeveden pH-alueeseen vuosina 2010–2018.
Mitä suurempi simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus on, sitä enemmän ioneja simuloidussa korroosioliuoksessa on ja sitä suurempi on vaikutus materiaalin ominaisuuksiin. Simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden vaikutuksen tutkimiseksi suurlujuusruuvien jännityskorroosioon suoritettiin keinotekoinen laboratoriossa kiihdytetty korroosiotesti ja simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus asetettiin tasolle 4 ilman korroosiota, jotka olivat alkuperäinen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus (1×), 20 × alkuperäinen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus (20 ×) ja 200 × alkuperäinen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus (200 ×).
Ympäristö, jonka lämpötila on 25 ℃, pH-arvo 5,5 ja alkuperäisen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus, on lähimpänä siltojen lujien pulttien todellisia käyttöolosuhteita. Korroosiotestiprosessin nopeuttamiseksi vertailuryhmäksi asetettiin kuitenkin kokeelliset olosuhteet, joissa lämpötila oli 25 °C, pH-arvo 5,5 ja pitoisuus 200 × alkuperäinen simuloitu korroosioliuos. Kun tutkittiin simuloidun korroosioliuoksen lämpötilan, pitoisuuden tai pH-arvon vaikutuksia lujien pulttien jännityskorroosionkestävyyteen, muut tekijät pysyivät muuttumattomina, ja tätä käytettiin vertailuryhmän kokeellisena tasona.
Chongqingin kunnan ekologian ja ympäristön toimiston vuosina 2010–2018 julkaiseman ilmakehän laatua koskevan tiedotteen ja Zhang24:ssä ja muissa Chongqingissa raportoiduissa kirjallisuuksissa raportoitujen sadekomponenttien perusteella suunniteltiin simuloitu korroosioliuos, joka perustui SO42-:n pitoisuuden lisäämiseen. Chongqingin pääkaupunkiseudun sademäärän koostumus vuonna 2017. Simuloidun korroosioliuoksen koostumus on esitetty taulukossa 1:
Simuloitu korroosioliuos valmistetaan kemiallisella ionipitoisuustasapainotusmenetelmällä käyttäen analyyttisiä reagensseja ja tislattua vettä. Simuloidun korroosioliuoksen pH-arvo säädettiin tarkkuusph-mittarilla, typpihappoliuoksella ja natriumhydroksidiliuoksella.
Chongqingin kostean ilmaston simuloimiseksi suolasumutesteriä on erityisesti muokattu ja suunniteltu25. Kuten kuvassa 1 on esitetty, kokeellisessa laitteistossa on kaksi järjestelmää: suolasumutusjärjestelmä ja valaistusjärjestelmä. Suolasumutusjärjestelmä on kokeellisen laitteiston päätoiminto, ja se koostuu ohjausosasta, ruiskutusosasta ja induktio-osasta. Ruiskutusosan tehtävänä on pumpata suolasumua testikammioon ilmakompressorin avulla. Induktio-osa koostuu lämpötilan mittauselementeistä, jotka mittaavat testikammion lämpötilaa. Ohjausosa koostuu mikrotietokoneesta, joka yhdistää ruiskutusosan ja induktio-osan koko kokeellisen prosessin ohjaamiseksi. Valaistusjärjestelmä on asennettu suolasumutestikammioon auringonvalon simuloimiseksi. Valaistusjärjestelmä koostuu infrapunalampuista ja aikasäätimestä. Samanaikaisesti suolasumutestikammioon on asennettu lämpötila-anturi näytteen ympärillä olevan lämpötilan seuraamiseksi reaaliajassa.
Jatkuvan kuormituksen alaiset jännityskorroosionäytteet käsiteltiin NACETM0177-2005-standardin (metallien sulfidijännityshalkeilun ja jännityskorroosiohalkeilun kestävyyden laboratoriotestaus H2S-ympäristössä) mukaisesti. Jännityskorroosionäytteet puhdistettiin ensin asetonilla ja ultraäänimekaanisella puhdistuksella öljyjäämien poistamiseksi, sitten ne kuivattiin alkoholilla ja kuivattiin uunissa. Sitten puhtaat näytteet asetettiin suolasumutestauslaitteen testikammioon Chongqingin kostean ilmaston korroosiotilanteen simuloimiseksi. Standardin NACETM0177-2005 ja suolasumutestausstandardin GB/T 10,125-2012 mukaisesti jatkuvan kuormituksen jännityskorroosiotestin ajaksi tässä tutkimuksessa määritettiin yhdenmukaisesti 168 tuntia. Vetolujuustestit tehtiin korroosionäytteille erilaisissa korroosio-olosuhteissa MTS-810-yleisvetokoestuskoneella, ja niiden mekaaniset ominaisuudet ja murtumiskorroosiomorfologia analysoitiin.
Kuvio 1 esittää suurlujuusruuvien jännityskorroosionäytteiden pintakorroosion makro- ja mikromorfologiaa erilaisissa korroosio-olosuhteissa 2 ja 3.
20MnTiB-suurlujuusruuvien jännityskorroosionäytteiden makroskooppinen morfologia erilaisissa simuloiduissa korroosioympäristöissä: (a) ei korroosiota; (b) 1 kerta; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50 °C.
20MnTiB-suurlujuusruuvien korroosiotuotteiden mikromorfologia erilaisissa simuloiduissa korroosioympäristöissä (100×): (a) 1 kerta; (b) 20 ×; (c) 200 ×; (d) pH 3,5; (e) pH 7,5; (f) 50 °C.
Kuvasta 2a voidaan nähdä, että korroosiottoman, lujan pulttinäytteen pinnalla on kirkas metallinen kiilto ilman näkyvää korroosiota. Alkuperäisessä simuloidussa korroosioliuoksessa (kuva 2b) näytteen pinta oli kuitenkin osittain peittynyt ruskeanruskeisiin ja ruskeanpunaisiin korroosiotuotteisiin, ja joillakin pinnan alueilla oli edelleen selvää metallin kiiltoa, mikä osoittaa, että vain jotkut näytteen pinnan alueet olivat hieman syöpyneitä, eikä simuloidulla korroosioliuoksella ollut vaikutusta näytteen pintaan. Materiaaliominaisuuksilla on vain vähän vaikutusta. Kuitenkin 20 × alkuperäisen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden ollessa (kuva 2c) suurlujuuspulttinäytteen pinta on kokonaan peittynyt suurella määrällä ruskeanruskeita korroosiotuotteita ja pienellä määrällä ruskeanpunaista korroosiotuotetta. Selvää metallista kiiltoa ei havaittu, ja alustan pinnan lähellä oli pieni määrä ruskeanmustaa korroosiotuotetta. Ja 200 × alkuperäisen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden ollessa (kuva 2d) näytteen pinta on kokonaan peittynyt ruskeisiin korroosiotuotteisiin, ja ruskeanmustia korroosiotuotteita esiintyy joillakin alueilla.
Kun pH laski arvoon 3,5 (kuva 2e), näytteiden pinnalla oli eniten ruskeanvärisiä korroosiotuotteita, ja osa korroosiotuotteista oli irronnut.
Kuvio 2g osoittaa, että lämpötilan noustessa 50 °C:seen ruskeanpunaisten korroosiotuotteiden pitoisuus näytteen pinnalla vähenee jyrkästi, kun taas kirkkaanruskeat korroosiotuotteet peittävät näytteen pinnan laajalla alueella. Korroosiotuotekerros on suhteellisen löysä, ja joitakin ruskeanmustia tuotteita irtoaa.
Kuten kuvassa 3 on esitetty, erilaisissa korroosioympäristöissä 20MnTiB-suurlujuuspultin jännityskorroosionäytteiden pinnalla olevat korroosiotuotteet ovat selvästi delaminoituneita, ja korroosiokerroksen paksuus kasvaa simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden kasvaessa. Alkuperäisessä simuloidussa korroosioliuoksessa (kuva 3a) näytteen pinnalla olevat korroosiotuotteet voidaan jakaa kahteen kerrokseen: uloin kerros on tasaisesti jakautunut, mutta siinä on paljon halkeamia; sisempi kerros on löyhä korroosiotuotteiden ryppä. 20 × alkuperäisen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden ollessa (kuva 3b) näytteen pinnalla oleva korroosiokerros voidaan jakaa kolmeen kerrokseen: uloin kerros koostuu pääasiassa hajallaan olevista korroosiotuotteiden ryppäistä, jotka ovat irtonaisia ​​ja huokoisia, eikä niillä ole hyvää suojauskykyä; keskimmäinen kerros on tasainen korroosiotuotekerros, mutta siinä on selviä halkeamia, ja korroosio-ionit voivat kulkeutua halkeamien läpi ja syövyttää alustaa. Sisäkerros on tiheä korroosiotuotekerros ilman selviä halkeamia ja sillä on hyvä suojaava vaikutus alustaan. Alkuperäisen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden ollessa 200 × (kuva 3c) näytteen pinnalla oleva korroosiokerros voidaan jakaa kolmeen kerrokseen: uloin kerros on ohut ja tasainen korroosiotuotekerros; keskimmäinen kerros on pääasiassa terälehden ja hiutaleen muotoinen. Sisäkerros on tiheä korroosiotuotekerros ilman selviä halkeamia ja reikiä, jolla on hyvä suojaava vaikutus alustaan.
Kuvasta 3d voidaan nähdä, että simuloidussa pH-arvon 3,5 korroosioympäristössä 20MnTiB-suurlujuuspulttinäytteen pinnalla on suuri määrä höytäleisiä tai neulamaisia ​​korroosiotuotteita. On oletettu, että nämä korroosiotuotteet ovat pääasiassa γ-FeOOH:ta ja pieni määrä α-FeOOH:ta lomittuneena26, ja korroosiokerroksessa on selviä halkeamia.
Kuvasta 3f voidaan nähdä, että lämpötilan noustessa 50 °C:seen korroosiokerrosrakenteessa ei havaittu näkyvää tiheää sisäistä ruostekerrosta, mikä osoittaa, että korroosiokerrosten välillä oli rakoja 50 °C:ssa, minkä vuoksi alusta ei ollut kokonaan korroosiotuotteiden peitossa. Tarjoaa suojaa lisääntyneeltä alustan korroosioalttiudelta.
Taulukossa 2 on esitetty suurlujuusruuvien mekaaniset ominaisuudet jatkuvan kuormituksen ja jännityskorroosion alaisina erilaisissa korroosioympäristöissä:
Taulukosta 2 voidaan nähdä, että 20MnTiB-suurlujuuspulttinäytteiden mekaaniset ominaisuudet täyttävät edelleen standardivaatimukset kuiva-märkäsyklisen kiihdytetyn korroosiokokeen jälkeen erilaisissa simuloiduissa korroosioympäristöissä, mutta näytteissä on tiettyjä vaurioita verrattuna korroosioimattomiin näytteisiin. Alkuperäisen simuloidun korroosioliuoksen pitoisuudella näytteen mekaaniset ominaisuudet eivät muuttuneet merkittävästi, mutta simuloidun liuoksen 20× tai 200× pitoisuudella näytteen venymä heikkeni merkittävästi. Mekaaniset ominaisuudet ovat samankaltaiset 20× ja 200× alkuperäisten simuloitujen korroosioliuosten pitoisuuksilla. Kun simuloidun korroosioliuoksen pH-arvo laski arvoon 3,5, näytteiden vetolujuus ja venymä heikkenivät merkittävästi. Kun lämpötila nousee 50°C:een, vetolujuus ja venymä heikkenevät merkittävästi, ja pinta-alan kutistumisnopeus on hyvin lähellä standardiarvoa.
Kuvassa 4 on esitetty 20MnTiB-lujuuspultin jännityskorroosionäytteiden murtumamorfologiat erilaisissa korroosioympäristöissä. Nämä ovat murtuman makromorfologia, murtuman keskellä oleva kuituvyöhyke, leikkausrajapinnan mikromorfologinen huulen rakenne ja näytteen pinta.
20MnTiB-suurlujuuspulttinäytteiden makroskooppiset ja mikroskooppiset murtumamorfologiat erilaisissa simuloiduissa korroosioympäristöissä (500×): (a) ei korroosiota; (b) 1 kerta; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50 °C.
Kuvasta 4 voidaan nähdä, että 20MnTiB-suurlujuuspultin jännityskorroosionäytteen murtuma erilaisissa simuloiduissa korroosioympäristöissä esittää tyypillistä kuppikartiomurtumaa. Verrattuna korroosioimattomaan näytteeseen (kuva 4a), kuitualueen halkeaman keskialue on suhteellisen pieni. Leikkausreunan pinta-ala on suurempi. Tämä osoittaa, että materiaalin mekaaniset ominaisuudet ovat merkittävästi vaurioituneet korroosion jälkeen. Simuloidun korroosioliuoksen pitoisuuden kasvaessa kuitualueen kuopat murtuman keskellä kasvoivat ja näkyviin tuli selviä repeämissaumoja. Kun pitoisuus nousi 20-kertaiseksi alkuperäiseen simuloituun korroosioliuokseen verrattuna, leikkausreunan reunan ja näytteen pinnan rajapinnalle ilmestyi selviä korroosiokuoppia, ja pinnalla oli paljon korroosiotuotteita.
Kuvasta 3d voidaan päätellä, että näytteen pinnan korroosiokerroksessa on selviä halkeamia, joilla ei ole hyvää suojaavaa vaikutusta matriisiin. Simuloidussa korroosioliuoksessa, jonka pH on 3,5 (kuva 4e), näytteen pinta on pahasti syöpynyt ja keskellä oleva kuitualue on selvästi pieni. Kuitualueen keskellä on suuri määrä epäsäännöllisiä repeämissaumoja. Simuloidun korroosioliuoksen pH-arvon noustessa kuitualueen repeämäalue murtuman keskellä pienenee, kuoppa pienenee vähitellen ja kuopan syvyys pienenee myös vähitellen.
Kun lämpötila nousi 50 °C:een (kuva 4g), näytteen murtuman leikkaushuulen pinta-ala oli suurin, keskellä olevan kuidun alueen kuopat kasvoivat merkittävästi ja myös kuopan syvyys kasvoi, ja leikkaushuulen reunan ja näytteen pinnan välinen rajapinta kasvoi. Korroosiotuotteiden ja kuoppien määrä lisääntyi, mikä vahvisti kuvassa 3f näkyvän substraatin korroosion syvenevän trendin.
Korroosioliuoksen pH-arvo aiheuttaa jonkin verran vaurioita 20MnTiB-suurlujuuspulttien mekaanisiin ominaisuuksiin, mutta vaikutus ei ole merkittävä. PH-arvon 3,5 korroosioliuoksessa näytteen pinnalle leviää suuri määrä flokkuloivia tai neulamaisia ​​korroosiotuotteita, ja korroosiokerroksessa on selviä halkeamia, jotka eivät voi muodostaa hyvää suojaa alustalle. Näytteen murtuman mikroskooppisessa morfologiassa on selviä korroosiokohoja ja suuri määrä korroosiotuotteita. Tämä osoittaa, että näytteen kyky vastustaa ulkoisen voiman aiheuttamaa muodonmuutosta heikkenee merkittävästi happamassa ympäristössä ja materiaalin jännityskorroosioalttius kasvaa merkittävästi.
Alkuperäisellä simuloidulla korroosioliuoksella oli vain vähän vaikutusta suurlujuuspulttinäytteiden mekaanisiin ominaisuuksiin, mutta kun simuloidun korroosioliuoksen pitoisuus nousi 20-kertaiseksi alkuperäiseen simuloituun korroosioliuokseen verrattuna, näytteiden mekaaniset ominaisuudet vaurioituivat merkittävästi ja murtuman mikrorakenteessa oli selvää korroosiota, kuoppia, sekundaarisia halkeamia ja paljon korroosiotuotteita. Kun simuloidun korroosioliuoksen pitoisuutta nostettiin 20-kertaisesta 200-kertaiseen alkuperäiseen simuloituun korroosioliuoksen pitoisuuteen verrattuna, korroosioliuoksen pitoisuuden vaikutus materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin heikkeni.
Kun simuloitu korroosiolämpötila on 25 ℃, 20MnTiB-suurlujuuspulttien myötölujuus ja vetolujuus eivät juurikaan muutu verrattuna korroosioimattomiin näytteisiin. Simuloidussa 50 °C:n korroosioympäristön lämpötilassa näytteen vetolujuus ja venymä kuitenkin laskivat merkittävästi, poikkileikkauksen kutistumisnopeus oli lähellä standardiarvoa, murtumaleikkaushuuli oli suurin ja keskellä kuitualuetta oli kuoppia. Kuoppien syvyys kasvoi merkittävästi, korroosiotuotteet ja korroosiokuopat lisääntyivät. Tämä osoittaa, että lämpötilan ja synergistisen korroosioympäristön vaikutuksella on suuri vaikutus suurlujuuspulttien mekaanisiin ominaisuuksiin, mikä ei ole ilmeistä huoneenlämmössä, mutta merkittävämpää lämpötilan noustessa 50 °C:een.
Chongqingin ilmakehän ympäristöä simuloivan sisätiloissa tehdyn kiihdytetyn korroosiotestin jälkeen 20MnTiB-suurlujuuspulttien vetolujuus, myötölujuus, venymä ja muut parametrit heikkenivät, ja ilmeni ilmeisiä jännitysvaurioita. Koska materiaali on jännityksen alaisena, esiintyy merkittävä paikallinen korroosionkiihtyvyysilmiö. Jännityskeskittymän ja korroosiokuopien yhteisvaikutuksen vuoksi on helppo aiheuttaa ilmeisiä plastisia vaurioita suurlujuuspulteille, heikentää niiden kykyä vastustaa ulkoisten voimien aiheuttamaa muodonmuutosta ja lisätä jännityskorroosion taipumusta.
Li, G., Li, M., Yin, Y. & Jiang, S. Kokeellinen tutkimus 20MnTiB-teräksestä valmistettujen suurlujuuspulttien ominaisuuksista korotetussa lämpötilassa. jaw. Cilvi engineering. J. 34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. 20MnTiB-teräksestä valmistettujen, kiskoihin tarkoitettujen, suurlujuuspulttien murtumisanalyysi. Lämpökäsittely. Metal.42, 185–188 (2017).
Catar, R. & Altun, H. Mg-Al-Zn-seosten jännityskorroosiomurtuman käyttäytyminen eri pH-olosuhteissa SSRT-menetelmällä. Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
Nazer, AA ym. Glysiinin vaikutukset Cu10Ni-seoksen sähkökemialliseen ja jännityskorroosiomurtumiskäyttäytymiseen sulfidilla saastuneessa suolaliuoksessa. Industrial Engineering.Chemical.reservoir.50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. Painevaletun magnesiumseoksen MRI230D korroosio-ominaisuudet Mg(OH)2-kyllästetyssä 3,5 % NaCl-liuoksessa. alma mater.character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS. Kloridi-ionien vaikutus 9Cr-martensiittisen teräksen staattiseen ja jännityskorroosion käyttäytymiseen. surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. SRB:n ja lämpötilan synergistinen vaikutus X70-teräksen jännityskorroosiohalkeiluun keinotekoisessa merimutaliuoksessa. J. Chin. Socialist Party.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. 00Cr21Ni14Mn5Mo2N ruostumattoman teräksen jännityskorroosion käyttäytyminen merivedessä. Fysiikka. Tee koe. Testi. 36, 1-5 (2018).
Lu, C. Sillan suurlujuuspulttien viivästyneen murtumisen tutkimus.jaw.Academic school.rail.science.2, 10369 (2019).
Ananya, B. Duplex-ruostumattomien terästen jännityskorroosiohalkeilu emäksisessä liuoksessa. Väitöskirja, Atlanta, GA, USA: Georgia Institute of Technology 137–8 (2008)
Sunada, S., Masanori, K., Kazuhiko, M. & Sugimoto, K. H2SO4:n ja naci-pitoisuuksien vaikutukset SUS304-ruostumattoman teräksen jännityskorroosiohalkeiluun H2SO4-NaCl-vesiliuoksessa. alma mater.trans.47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD Ympäristön ja materiaalien vaikutus teräksen jännityskorroosiohalkeiluun H2O/CO/CO2-liuoksessa. Inter Milan. J. Koros. 2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. & Akram A. Bikarbonaatin, lämpötilan ja pH:n vaikutukset API-X100-putkiteräksen passivointiin simuloidussa pohjavesiliuoksessa. Julkaisussa IPC 2014-33180.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang, X. & Qu, D. Lämpötilan vaikutus austeniittisen ruostumattoman teräksen jännityskorroosiohalkeiluherkkyyteen. Coro.be opposition to. Technology. 18, 42–44 (2018).
Han, S. Useiden erittäin lujien kiinnitysterästen vedyn aiheuttama viivästynyt murtumakäyttäytyminen (Kunmingin tiede- ja teknologiayliopisto, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. & Zhang, M. GH4080A-seoksen jännityskorroosiomekanismi kiinnittimissä.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).