Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS. За најдобро искуство, ви препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го исклучите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја прикажеме страницата без стилови и JavaScript.
Челикот 20MnTiB е најкористениот материјал за завртки за челични конструкции во мојата земја, а неговите перформанси се од големо значење за безбедното функционирање на мостовите. Проучени се ефектите на температурата, pH вредноста и симулираната концентрација на раствор од корозија врз однесувањето на корозија на стрес на 20MnTiB завртки со висока јачина.
Челикот 20MnTiB е најшироко користен материјал за завртки со висока цврстина за мостови од челични конструкции во мојата земја, а неговите перформанси се од големо значење за безбедното работење на мостовите.Li et al.1 ги тестирал својствата на челикот 20MnTiB што вообичаено се користи во завртките со висока јачина од степен 10,9 во температурен опсег од 20~700 ℃, и ја добил кривата напрегање-деформација, јачината на попуштање, цврстината на истегнување, Јанг-овиот модул и издолжувањето.и коефициент на проширување.Zhang et al.2, Ху и сор.3, итн., преку тестирање на хемискиот состав, тестирање на механичките својства, тестирање на микроструктурата, макроскопска и микроскопска анализа на површината на навојот, а резултатите покажуваат дека главната причина за фрактурата на завртките со висока цврстина е поврзана со дефекти на конецот и појавата на дефекти на конецот. инг.
Завртките со висока цврстина за челични мостови обично се користат долго време во влажна средина. Факторите како што се високата влажност, високата температура и седиментацијата и апсорпцијата на штетни материи во околината лесно можат да предизвикаат корозија на челичните конструкции. животниот век на завртките со висока цврстина, па дури и предизвикување нивно кршење. Досега, има многу студии за ефектот на еколошката корозија врз перформансите на материјалите при напрегање на корозија. Catar et al4 го истражуваа однесувањето на магнезиумовите легури со различна содржина на алуминиум во кисели, алкални и неутрални средини. 0Ni легура во 3,5% раствор на NaCl во присуство на различни концентрации на сулфидни јони. Aghion et al.6 ги оценија перформансите на корозија на излеаната легура на магнезиум MRI230D во 3,5% раствор на NaCl со тест за потопување, тест за прскање со сол, потенциодинамично однесување на челик. SSRT и традиционалните електрохемиски техники за тестирање, и го добија ефектот на хлоридните јони врз однесувањето на статичка корозија на мартензитниот челик на собна температура. Чен и сор.8 го истражуваа однесувањето на корозија на стрес и механизмот на пукање на челикот X70 во симулиран раствор од морска кал кој содржи SRB на различни температури од SSRT.Liu et al. отпорност на розија од 00Cr21Ni14Mn5Mo2N аустенитски нерѓосувачки челик. Резултатите покажуваат дека температурата во опсег од 35 ~ 65 ℃ нема значаен ефект врз однесувањето на нерѓосувачкиот челик на корозија на стрес. Лу et al.10 ја проценуваше одложената подложност на фрактура на примероците со различни степени на цврстина на истегнување со тест за одложена фрактура со мртво оптоварување и SSRT. Се предлага дека цврстината на истегнување на челикот 20MnTiB и челикот со висока цврстина завртки од 35VB треба да се контролира при 1040-10How3 до основните студии на 5,0MP. ја обложуваат корозивната средина, додека вистинската средина за употреба на завртките со висока јачина е посложена и има многу фактори кои влијаат, како што е pH вредноста на завртката. Ananya et al.11 го проучувале ефектот на параметрите и материјалите на животната средина во корозивниот медиум врз корозијата и напукнувањето од корозија на дуплекс нерѓосувачки челици.Sunada et al.12 спроведени тестови за пукање со корозија на стрес на собна температура на челик SUS304 во водени раствори кои содржат H2SO4 (0-5,5 kmol/m-3) и NaCl (0-4,5 kmol/m-3). , притисокот на гасот и времето на корозија на подложноста на корозија на стрес на челикот на садот под притисок A516. Користење на растворот NS4 како раствор за симулирање на подземните води, Ибрахим и сор.14 го истражи ефектот на параметрите на животната средина како што се концентрацијата на бикарбонат јони (HCO), pH и температурата врз пукањето од корозија на стрес на челикот од гасоводот API-X100 по лупењето на облогата. Шан и сор.15 го проучувале законот за варијација на чувствителноста на пукање од корозија на стрес на аустенитниот нерѓосувачки челик 00Cr18Ni10 со температура под различни температурни услови (30~250℃) под услови на медиум за црна вода во симулирана постројка од јаглен-водород со помош на SSRT. Хан и сор. Тест за рактура и SSRT.Zhao17 ги проучувале ефектите на pH, SO42-, Cl-1 врз однесувањето на корозија на стрес на легура GH4080A со помош на SSRT. Резултатите покажуваат дека колку е помала pH вредноста, толку е полоша отпорноста на корозија на стрес на легурата GH4080A. неколку студии за ефектот на еколошката корозија на челични завртки со висока јачина 20MnTiB.
Со цел да ги открие причините за неуспехот на завртките со висока јачина што се користат во мостовите, авторот извршил серија студии. Избрани се примероци од болтови со висока цврстина, а причините за неуспехот на овие примероци беа дискутирани од перспектива на хемискиот состав, микроскопската морфологија на фрактурата, металографската структура и механичките својства на неодамнешната анализа на околината19, Дизајнирана е шема за корозија која симулира влажна клима во Чонгкинг. Беа спроведени експерименти со корозија на стрес, експерименти со електрохемиска корозија и експерименти со замор од корозија на високо-цврсти завртки во симулирана влажна клима во Чонгкинг. тестови за механички својства, макроскопска и микроскопска анализа на фрактури и производи од корозија на површината.
Чонгкинг се наоѓа во југозападна Кина, горниот тек на реката Јангце и има влажна суптропска монсунска клима. Годишната просечна температура е 16-18 °C, годишната просечна релативна влажност е претежно 70-80%, годишните сончеви часови се 1000-1400 часа, а сончевата светлина е само 25 проценти -.
Според извештаите поврзани со сончевата светлина и температурата на околината во Чонгкинг од 2015 до 2018 година, просечната дневна температура во Чонгкинг е дури 17°C и дури 23°C.Највисоката температура на телото на мостот на мостот Чаотианмен во Чонгкинг може да достигне 50°C °C21,22. Затоа, температурните нивоа за тестот за корозија на стрес беа поставени на 25°C и 50°C.
PH вредноста на симулираниот раствор за корозија директно ја одредува количината на H+, но тоа не значи дека колку е помала pH вредноста, толку полесно се јавува корозија. Ефектот на pH врз резултатите ќе варира за различни материјали и раствори. За подобро да се проучи ефектот на симулираниот раствор на корозија врз перформансите на корозија на стресот на завртките со висока јачина на корозија и напрегањата на напрегањата 5 до 5. 7.5 во комбинација со литературни истражувања23 и опсегот на pH на годишната дождовница во Чонгкинг.2010 до 2018 година.
Колку е поголема концентрацијата на симулираниот раствор од корозија, толку е поголема содржината на јони во симулираниот раствор на корозија и толку е поголемо влијанието врз својствата на материјалот. Со цел да се проучи ефектот на симулираната концентрација на раствор од корозија врз корозијата на стресот на завртките со висока јачина, беше реализиран вештачкиот лабораториски забрзан тест за корозија, а симулираниот раствор беше поставен на оригиналниот раствор на корозија. 1×), 20 × оригинална концентрација на симулиран раствор на корозија (20 ×) и 200 × оригинална симулирана концентрација на раствор за корозија (200 ×).
Околината со температура од 25℃, pH вредност од 5,5 и концентрацијата на оригиналниот симулиран раствор за корозија е најблиску до реалните услови за употреба на високоцврсти завртки за мостови. Меѓутоа, за да се забрза процесот на тестирање на корозија, експерименталните услови со температура од 25 °C, pH од 0 × 0 референтна концентрациска група на корозија беа поставени како референтна група на корозија од 5. .Кога беа испитани соодветно ефектите на температурата, концентрацијата или pH вредноста на симулираниот раствор на корозија врз перформансите на корозија на стрес на високоцврстите завртки, другите фактори останаа непроменети, што беше искористено како експериментално ниво на референтната контролна група.
Според брифингот за квалитетот на атмосферската средина за 2010-2018 година, издаден од Општинското биро за екологија и животна средина во Чонгкинг, а се однесува на компонентите на врнежите пријавени во Жанг24 и другите литератури пријавени во Чонгкинг, симулирано решение за корозија засновано на зголемување на концентрацијата на SO42q во главниот град на цип во областа 2, беше дизајнирано. .Составот на симулираниот раствор за корозија е прикажан во Табела 1:
Симулираниот раствор на корозија се подготвува со метод на рамнотежа на хемиски концентрации на јони со користење на аналитички реагенси и дестилирана вода. рН вредноста на симулираниот раствор на корозија беше прилагодена со прецизен рН метар, раствор на азотна киселина и раствор на натриум хидроксид.
Со цел да се симулира влажната клима во Чонгкинг, тестерот за прскање сол е специјално модифициран и дизајниран25. Како што е прикажано на слика 1, експерименталната опрема има два системи: систем за прскање сол и систем за осветлување. воздушен компресор.Индукцискиот дел е составен од елементи за мерење на температурата, кои ја чувствуваат температурата во комората за тестирање. Контролниот дел е составен од микрокомпјутер, кој ги поврзува делот за прскање и индукцискиот дел за да го контролира целиот експериментален процес. t комора за тестирање со прскање за следење на температурата околу примерокот во реално време.
Примероците од корозија на стрес под константно оптоварување беа обработени во согласност со NACETM0177-2005 (Лабораториско испитување на пукање на сулфид на стрес и отпорност на крцкање на метали од стрес во средина H2S). чистите примероци во комората за тестирање на уредот за тестирање со спреј за сол за да се симулира ситуацијата со корозија во влажна климатска средина во Чонгкинг. s под различни услови на корозија на универзалната машина за тестирање на истегнување MTS-810 и нивните механички својства и морфологијата на корозија на фрактура беа анализирани.
Слика 1 ја прикажува макро- и микро-морфологијата на корозија на површината на примероците од корозија на напрегање на завртки со висока јачина при различни услови на корозија.2 и 3 соодветно.
Макроскопска морфологија на примероци од корозија на стрес од 20MnTiB завртки со висока јачина под различни симулирани средини на корозија: (а) нема корозија;(б) 1 пат;(в) 20 ×;(г) 200 ×;(д) pH3,5;(ѓ) pH 7,5;(е) 50°C.
Микроморфологија на производи од корозија од 20MnTiB високоцврсти завртки во различни симулирани средини за корозија (100×): (а) 1 пат;(б) 20 ×;(в) 200 ×;(г) pH3,5;(д) pH7,5;(ѓ) 50°C.
Од Сл. 2а може да се види дека површината на некородираниот примерок за завртки со висока јачина покажува светол метален сјај без очигледна корозија. Сепак, под услов на оригиналниот симулиран раствор за корозија (слика 2б), површината на примерокот беше делумно покриена со кафеава и кафеаво-црвена боја на некои делови од металната корозија беа очигледни само на некои делови од корозија. со шипки, а симулираниот раствор на корозија немаше ефект врз површината на примерокот.Материјалните својства имаат мал ефект. Меѓутоа, под услов 20 × оригинална симулирана концентрација на раствор од корозија (слика 2в), површината на примерокот завртки со висока цврстина е целосно покриена со големо количество на кафеаво-црвени производи од корозија и мала количина на кафеаво-црвена корозија.производ, не е пронајден очигледен метален сјај, а имало мала количина на кафеава блескава површина. 00 × оригинална симулирана концентрација на раствор за корозија (сл. 2г), површината на примерокот е целосно покриена со кафени производи за корозија, а во некои области се појавуваат кафеаво-црни производи од корозија.
Со намалувањето на pH вредноста на 3,5 (слика 2д), производите од корозија со кафеава боја беа најмногу на површината на примероците, а некои од производите од корозија беа ексфолирани.
Слика 2г покажува дека како што температурата се зголемува до 50 °C, содржината на кафеаво-црвените производи од корозија на површината на примерокот нагло се намалува, додека светло-кафеавите корозивни производи ја покриваат површината на примерокот на голема површина. Слојот на производот од корозија е релативно лабав, а некои кафеаво-црни производи се лупат.
Како што е прикажано на слика 3, при различни средини на корозија, производите од корозија на површината на примероците од корозија со напрегање на завртки со висока јачина 20MnTiB се очигледно разложени, а дебелината на корозивниот слој се зголемува со зголемувањето на концентрацијата на симулираниот раствор за корозија. слоеви: најнадворешниот слој на производи од корозија е рамномерно распореден, но се појавуваат голем број пукнатини;внатрешниот слој е лабава група производи од корозија.Под услов 20× оригинална симулирана концентрација на раствор за корозија (сл. 3б), корозивниот слој на површината на примерокот може да се подели на три слоја: најнадворешниот слој е главно дисперзирани производи од корозија на кластерот, кои се лабави и порозни и немаат добри заштитни перформанси;Средниот слој е униформен слој на производи за корозија, но има очигледни пукнатини, а јоните на корозија можат да поминат низ пукнатините и да ја еродираат подлогата;внатрешниот слој е густ слој од корозивен производ без очигледни пукнатини, што има добар заштитен ефект врз подлогата. Под услов 200× оригинална симулирана концентрација на раствор за корозија (сл. 3в), корозивниот слој на површината на примерокот може да се подели на три слоја: најоддалечениот слој е тенок и униформен слој на производот од корозија;средниот слој е главно корозија во облик на ливчиња и снегулки Внатрешниот слој е густ слој од корозивен производ без очигледни пукнатини и дупки, што има добар заштитен ефект врз подлогата.
Од Сл. 3г може да се види дека во симулираната средина за корозија со pH 3,5, има голем број на флокулентни или иглички корозивни производи на површината на примерокот за завртки со висока јачина 20MnTiB. Се шпекулира дека овие производи од корозија се главно очигледни со меѓусебни пукнатини, а меѓусебните пукнатини и α-2ООФ а .
Од Сл. 3f може да се види дека кога температурата се зголемила на 50 °C, не е пронајден очигледен густ внатрешен слој на 'рѓа во структурата на корозивниот слој, што покажува дека има празнини помеѓу слоевите на корозија на 50 °C, поради што подлогата не е целосно покриена со производи од корозија.Обезбедува заштита од зголемена тенденција на корозија на подлогата.
Механичките својства на завртките со висока јачина при корозија на постојан стрес на оптоварување во различни корозивни средини се прикажани во Табела 2:
Од Табела 2 може да се види дека механичките својства на примероците со висока јачина на завртките 20MnTiB сè уште ги исполнуваат стандардните барања по тестот за забрзана корозија циклус на суво-влажно во различни симулирани средини за корозија, но има одредена штета во споредба со некородираните. примерок. 20 × или 200 × концентрација на симулираниот раствор, издолжувањето на примерокот значително се намали. Механичките својства се слични во концентрациите од 20 × и 200 × оригинални симулирани раствори за корозија. Кога pH вредноста на симулираниот раствор од корозија падна на 3,5, јачината на истегнување на примерокот значително се намалуваше до десет °C и издолжувањето значително се намалуваат, а стапката на собирање на површината е многу блиску до стандардната вредност.
Морфологиите на фрактурата на примероците од корозија на напрегање на завртки со висока јачина 20MnTiB под различни средини на корозија се прикажани на слика 4, кои се макроморфологијата на фрактурата, зоната на влакната во центарот на фрактурата, микроморфолошката усна на интерфејсот на примерокот за смолкнување и површината на примерокот.
Макроскопски и микроскопски морфологии на фрактури на примероци од 20MnTiB со висока јачина на завртки во различни симулирани средини на корозија (500×): (а) без корозија;(б) 1 пат;(в) 20 ×;(г) 200 ×;(д) pH3,5;(ѓ) pH7,5;(е) 50°C.
Може да се види од сл. 4 дека фрактурата на примерокот од корозија на напрегање на завртки со висока јачина 20MnTiB под различни симулирани средини на корозија претставува типична фрактура на чаша-конус.Во споредба со некородираниот примерок (сл. 4а), централната област на пукнатината на областа на влакната е релативно мала., површината на усната на смолкнување е поголема. Ова покажува дека механичките својства на материјалот се значително оштетени по корозија. Со зголемувањето на концентрацијата на симулираниот раствор на корозија, јамите во областа на влакната во центарот на фрактурата се зголемија и се појавија очигледни шевови за кинење. Кога концентрацијата се зголеми на 20 пати поголема од онаа на оригиналниот симулиран раствор на корозија. примерокот, а на површината имало многу производи од корозија.примерок.
Од Слика 3г се заклучува дека има очигледни пукнатини на корозивниот слој на површината на примерокот, што нема добро заштитен ефект врз матрицата.Во симулираниот раствор на корозија со pH 3,5 (слика 4д), површината на примерокот е сериозно кородирана, а централната површина на влакната е очигледно мала., Има голем број на неправилни шевови за кинење во центарот на областа на влакната. Со зголемувањето на pH вредноста на симулираниот раствор на корозија, зоната на кинење во областа на влакната во центарот на фрактурата се намалува, јамата постепено се намалува, а длабочината на јамата исто така постепено се намалува.
Кога температурата се зголеми на 50 °C (слика 4g), површината на стрижената усна на фрактурата на примерокот беше најголема, јамите во областа на централното влакно значително се зголемија, а длабочината на јамата исто така се зголеми, а интерфејсот помеѓу работ на смолкнувањето на усната и површината на примерокот се зголеми.Производите од корозија и јами се зголемија, што го потврди трендот на продлабочување на корозија на подлогата рефлектирана на Сл. 3f.
PH вредноста на растворот за корозија ќе предизвика одредено оштетување на механичките својства на 20MnTiB завртките со висока јачина, но ефектот не е значаен. Во растворот за корозија со pH 3,5, голем број флокулентни или иглички производи од корозија се распоредени на површината на примерокот, а слојот од корозија не може да формира очигледна заштита од корозија и има очигледни пукнатини. голем број на производи од корозија во микроскопската морфологија на фрактурата на примерокот. Ова покажува дека способноста на примерокот да се спротивстави на деформација од надворешна сила е значително намалена во кисела средина, а степенот на тенденцијата на корозија на напрегање на материјалот е значително зголемен.
Оригиналниот симулиран раствор за корозија имаше мало влијание врз механичките својства на примероците на завртките со висока цврстина, но бидејќи концентрацијата на симулираниот раствор на корозија се зголеми на 20 пати од оригиналниот симулиран раствор за корозија, механичките својства на примероците беа значително оштетени и имаше очигледна корозија во микроструктурата на фрактурата.јами, секундарни пукнатини и многу производи од корозија. Кога концентрацијата на симулираниот раствор на корозија беше зголемена од 20 пати на 200 пати од оригиналната симулирана концентрација на раствор за корозија, ефектот на концентрацијата на растворот за корозија врз механичките својства на материјалот беше ослабен.
Кога симулираната температура на корозија е 25℃, јачината на истегнување и цврстината на истегнување на примероците за завртки со висока јачина 20MnTiB не се менуваат многу во споредба со некородираните примероци. Меѓутоа, при симулираната температура на околината на корозија од 50 °C, цврстината на истегнување и стапката на истегнување на примерокот значително се намалија на затворање на делот. ar усна беше најголема, а имаше дупчиња во централниот дел на влакната. Значително зголемена, длабочината на јамата се зголеми, производите од корозија и корозивни јами се зголемија. Ова покажува дека температурната синергетска корозивна средина има големо влијание врз механичките својства на завртките со висока цврстина, што не е очигледно на собна температура, но позначајно кога температурата ќе достигне 50 °C.
По тестот за забрзана корозија во затворен простор кој ја симулира атмосферската средина во Чонгкинг, јакоста на истегнување, цврстината на попуштање, издолжувањето и другите параметри на високоцврстите завртки 20MnTiB беа намалени и се појави очигледно оштетување на стресот. да предизвика очигледно пластично оштетување на завртките со висока јачина, да ја намали способноста да се спротивстави на деформацијата од надворешни сили и да ја зголеми тенденцијата на корозија на стрес.
Li, G., Li, M., Yin, Y. & Jiang, S. Експериментална студија за својствата на завртките со висока цврстина изработени од челик 20MnTiB на покачена температура.вилица.Цивилно инженерство.J.34, 100-105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. Анализа на дефект на фрактура на челични завртки со висока јачина 20MnTiB за шини.термичка обработка.Метал.42, 185-188 (2017).
Catar, R. & Altun, H. Однесување на пукање со корозија на стрес на легурите Mg-Al-Zn под различни pH услови со методот SSRT. Отворено. Хемиски.17, 972-979 (2019).
Nazer, AA et al.Effects of glycine on electrochemical and stress corrosion cracking однесување на Cu10Ni легура во саламура контаминирана со сулфид.Industrial Engineering.Chemical.reservoir.50, 8796-8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. Својства на корозија на магнезиумска легура MRI230D во форма на магнезиум во Mg(OH)2-заситен 3,5% раствор на NaCl.alma mater.character.61, 1221-1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS.
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. Синергистички ефект на SRB и температура на напукнување на корозија на стрес на челик X70 во раствор од вештачка морска кал.Чин.Социјалистичка партија.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. Однесување на корозија на стрес од нерѓосувачки челик 00Cr21Ni14Mn5Mo2N во морска вода.физика.полагајте испит.тест.36, 1-5 (2018).
Лу, Ц. Студија за одложена фрактура на завртки со висока јачина на мостот. вилица. Academic school.rail.science.2, 10369 (2019).
Ananya, B. Напукнување на корозија од стрес на дуплекс нерѓосувачки челици во каустични раствори.
Сунада, С., Масанори, К., Казухико, М. и Сугимото, К. Ефекти на концентрациите на H2SO4 и наци врз пукањето од корозија на стрес на нерѓосувачки челик SUS304 во воден раствор H2SO4-NaCl.alma mater.trans.47, 364-370 (20).
Merwe, JWVD.Корос.2012, 1-13 (2012).
Ибрахим, М. и Акрам А. Ефекти на бикарбонат, температура и pH на пасивација на челик од цевководи API-X100 во симулиран раствор на подземна вода. Во IPC 2014-33180.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang, X. & Qu, D. Ефектот на температурата врз чувствителноста на пукнатини од корозија на стрес на аустенитниот нерѓосувачки челик.coro.да се спротивстави.Технологија.18, 42–44 (2018).
Хан, С. Одложено однесување на фрактура предизвикано од водород на неколку челици за прицврстување со висока цврстина (Универзитет за наука и технологија Кунмин, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. & Zhang, M. Механизам на корозија на стрес на легура GH4080A за сврзувачки елементи.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).