Cảm ơn bạn đã truy cập Nature.com. Phiên bản trình duyệt bạn đang sử dụng hỗ trợ CSS hạn chế. Để có trải nghiệm tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng trình duyệt cập nhật (hoặc tắt chế độ tương thích trong Internet Explorer). Trong thời gian chờ đợi, để đảm bảo tiếp tục được hỗ trợ, chúng tôi sẽ hiển thị trang web không có kiểu và JavaScript.
Thép 20MnTiB là vật liệu bu lông cường độ cao được sử dụng rộng rãi nhất cho cầu kết cấu thép ở nước tôi và hiệu suất của nó có ý nghĩa rất lớn đối với sự vận hành an toàn của cầu. Dựa trên điều tra môi trường khí quyển ở Trùng Khánh, nghiên cứu này đã thiết kế một giải pháp ăn mòn mô phỏng khí hậu ẩm ướt của Trùng Khánh và tiến hành các thử nghiệm ăn mòn ứng suất của bu lông cường độ cao mô phỏng khí hậu ẩm ướt của Trùng Khánh. Ảnh hưởng của nhiệt độ, giá trị pH và nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng đến hành vi ăn mòn ứng suất cao của thép 20MnTiB -bu lông cường độ đã được nghiên cứu.
Thép 20MnTiB là vật liệu bu lông cường độ cao được sử dụng rộng rãi nhất cho cầu kết cấu thép ở nước tôi và hiệu quả của nó có ý nghĩa rất lớn đối với sự vận hành an toàn của cầu.Li et al.1 đã thử nghiệm các đặc tính của thép 20MnTiB thường được sử dụng trong bu lông cường độ cao cấp 10.9 trong khoảng nhiệt độ cao từ 20~700 ℃, và thu được đường cong ứng suất-biến dạng, cường độ chảy, độ bền kéo, mô đun Young và độ giãn dài.và hệ số giãn nở.Zhang et al.2, Hu và cộng sự.3, v.v., thông qua thử nghiệm thành phần hóa học, thử nghiệm tính chất cơ học, thử nghiệm cấu trúc vi mô, phân tích vĩ mô và vi mô bề mặt ren, và kết quả cho thấy nguyên nhân chính dẫn đến gãy bu lông cường độ cao có liên quan đến khuyết tật ren và sự xuất hiện của khuyết tật ren Nồng độ ứng suất lớn, nồng độ ứng suất đầu vết nứt và điều kiện ăn mòn ngoài trời đều dẫn đến nứt do ăn mòn ứng suất.
Bu lông cường độ cao cho cầu thép thường được sử dụng lâu dài trong môi trường ẩm ướt. Các yếu tố như độ ẩm cao, nhiệt độ cao, sự lắng đọng và hấp thụ các chất có hại trong môi trường dễ gây ra hiện tượng ăn mòn kết cấu thép. Sự ăn mòn có thể gây ra tổn thất tiết diện ngang của bu lông cường độ cao, dẫn đến nhiều khuyết tật và vết nứt. Và các khuyết tật và vết nứt này sẽ tiếp tục mở rộng, từ đó làm giảm tuổi thọ của bu lông cường độ cao và thậm chí khiến chúng bị gãy. Cho đến nay, có rất nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của sự ăn mòn của môi trường đến hiệu suất ăn mòn ứng suất của vật liệu. Catar et al4 đã nghiên cứu hành vi ăn mòn do ứng suất của hợp kim magie với các hàm lượng nhôm khác nhau trong môi trường axit, kiềm và trung tính bằng thử nghiệm tốc độ biến dạng chậm (SSRT). Abdel và cộng sự.5 đã nghiên cứu hành vi nứt do ăn mòn điện hóa và ứng suất của hợp kim Cu10Ni trong dung dịch NaCl 3,5% với sự có mặt của các nồng độ ion sunfua khác nhau. Aghion và cộng sự đã đánh giá hiệu suất ăn mòn của hợp kim magie đúc khuôn MRI230D trong dung dịch NaCl 3,5% bằng thử nghiệm ngâm, thử nghiệm phun muối, phân tích phân cực điện thế và SSRT.Z hang et al.7 đã nghiên cứu hành vi ăn mòn do ứng suất của thép martensitic 9Cr bằng cách sử dụng SSRT và các kỹ thuật thử nghiệm điện hóa truyền thống, đồng thời thu được tác động của các ion clorua đối với hành vi ăn mòn tĩnh của thép martensitic ở nhiệt độ phòng. Chen và cộng sự. Thép không gỉ austenit n5Mo2N. Kết quả cho thấy nhiệt độ trong khoảng 35~65℃ không có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính ăn mòn ứng suất của thép không gỉ.Lu et al.10 đã đánh giá độ nhạy đứt gãy muộn của các mẫu có cấp độ bền kéo khác nhau bằng thử nghiệm đứt gãy chậm do tải trọng chết và SSRT. Có ý kiến ​​cho rằng độ bền kéo của thép 20MnTiB và bu lông cường độ cao thép 35VB nên được kiểm soát ở mức 1040-1190MPa. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu này về cơ bản sử dụng dung dịch NaCl 3,5% đơn giản để mô phỏng môi trường ăn mòn, trong khi môi trường sử dụng thực tế của bu lông cường độ cao phức tạp hơn và có nhiều yếu tố ảnh hưởng, chẳng hạn như độ pH giá trị của bu lông.Ananya et al.11 đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số môi trường và vật liệu trong môi trường ăn mòn đối với sự ăn mòn và nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ song công.Sunada et al.12 đã tiến hành các thử nghiệm nứt do ăn mòn ứng suất ở nhiệt độ phòng trên thép SUS304 trong dung dịch nước có chứa H2SO4 (0-5,5 kmol/m-3) và NaCl (0-4,5 kmol/m-3). Ảnh hưởng của H2SO4 và NaCl đối với các dạng ăn mòn của thép SUS304 cũng đã được nghiên cứu. Merwe và cộng sự13 đã sử dụng SSRT để nghiên cứu ảnh hưởng của hướng lăn, nhiệt độ, nồng độ CO2/CO, áp suất khí và thời gian ăn mòn đối với tính nhạy cảm với ăn mòn ứng suất của A5 16 thép bình chịu áp lực. Sử dụng giải pháp NS4 làm giải pháp mô phỏng nước ngầm, Ibrahim et al.14 đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số môi trường như nồng độ ion bicacbonat (HCO), pH và nhiệt độ đối với sự nứt do ăn mòn ứng suất của thép đường ống API-X100 sau khi bóc lớp phủ. Shan et al.15 đã nghiên cứu quy luật biến thiên của tính nhạy cảm nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ austenit 00Cr18Ni10 với nhiệt độ trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau (30~250℃) trong điều kiện môi trường nước đen trong nhà máy than-hydro mô phỏng bởi SSRT. 1 về hành vi ăn mòn ứng suất của hợp kim GH4080A bằng SSRT. Kết quả cho thấy giá trị pH càng thấp thì khả năng chống ăn mòn ứng suất của hợp kim GH4080A càng kém. Nó có độ nhạy ăn mòn ứng suất rõ ràng với Cl-1 và không nhạy với môi trường ion SO42- ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu về tác động của sự ăn mòn môi trường đối với bu lông cường độ cao bằng thép 20MnTiB.
Để tìm ra nguyên nhân hư hỏng của bu lông cường độ cao được sử dụng trong cầu, tác giả đã thực hiện một loạt nghiên cứu. Các mẫu bu lông cường độ cao đã được chọn và nguyên nhân gây hư hỏng của các mẫu này đã được thảo luận từ các khía cạnh thành phần hóa học, hình thái vi mô đứt gãy, cấu trúc kim loại và phân tích tính chất cơ học19, 20. Dựa trên nghiên cứu về môi trường khí quyển ở Trùng Khánh trong những năm gần đây, một sơ đồ ăn mòn mô phỏng khí hậu ẩm ướt của Trùng Khánh được thiết kế. các thí nghiệm và thí nghiệm mỏi ăn mòn của bu lông cường độ cao trong điều kiện khí hậu ẩm ướt mô phỏng Trùng Khánh đã được thực hiện. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của nhiệt độ, giá trị pH và nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng đến hành vi ăn mòn ứng suất của bu lông cường độ cao 20MnTiB đã được nghiên cứu thông qua các thử nghiệm tính chất cơ học, phân tích vĩ mô và vi mô đứt gãy, và các sản phẩm ăn mòn bề mặt.
Trùng Khánh nằm ở phía tây nam Trung Quốc, thượng nguồn sông Dương Tử, có khí hậu cận nhiệt đới ẩm gió mùa. Nhiệt độ trung bình hàng năm là 16-18°C, độ ẩm tương đối trung bình hàng năm chủ yếu là 70-80%, số giờ nắng hàng năm là 1000-1400 giờ và tỷ lệ nắng chỉ 25-35%.
Theo các báo cáo liên quan đến ánh nắng mặt trời và nhiệt độ môi trường xung quanh ở Trùng Khánh từ năm 2015 đến 2018, nhiệt độ trung bình hàng ngày ở Trùng Khánh thấp nhất là 17°C và cao nhất là 23°C.Nhiệt độ cao nhất trên thân cầu Chaotianmen Bridge ở Trùng Khánh có thể lên tới 50°C °C21,22. Do đó, các mức nhiệt độ cho thử nghiệm ăn mòn ứng suất được đặt ở 25°C và 50°C.
Giá trị pH của dung dịch ăn mòn mô phỏng xác định trực tiếp lượng H+, nhưng điều đó không có nghĩa là giá trị pH càng thấp thì sự ăn mòn càng dễ xảy ra. Ảnh hưởng của pH đến kết quả sẽ khác nhau đối với các vật liệu và dung dịch khác nhau. Để nghiên cứu rõ hơn về tác động của dung dịch ăn mòn mô phỏng đối với hiệu suất ăn mòn ứng suất của bu lông cường độ cao, giá trị pH của các thí nghiệm ăn mòn ứng suất được đặt thành 3,5, 5,5 và 7,5 kết hợp với nghiên cứu tài liệu23 và phạm vi pH của nước mưa hàng năm ở Trùng Khánh.2 010 đến 2018.
Nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng càng cao thì hàm lượng ion trong dung dịch ăn mòn mô phỏng càng nhiều và ảnh hưởng đến tính chất vật liệu càng lớn. Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng đối với sự ăn mòn ứng suất của bu lông cường độ cao, thử nghiệm ăn mòn tăng tốc trong phòng thí nghiệm nhân tạo đã được thực hiện và nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng được đặt ở mức 4 không ăn mòn, là nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu (1×), 20 × nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu (20 ×) và 200 × nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu ( 200×).
Môi trường có nhiệt độ 25℃, giá trị pH là 5,5 và nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu là gần nhất với điều kiện sử dụng thực tế của bu lông cường độ cao cho cầu. Tuy nhiên, để đẩy nhanh quá trình thử nghiệm ăn mòn, các điều kiện thí nghiệm với nhiệt độ 25 °C, độ pH 5,5 và nồng độ 200 × dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu được đặt làm nhóm kiểm soát tham chiếu. Khi ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ hoặc giá trị pH của dung dịch ăn mòn mô phỏng lên ứng suất tính năng ăn mòn của bu lông cường độ cao lần lượt được khảo sát, các yếu tố khác không thay đổi, được lấy làm mức thí nghiệm của nhóm đối chứng tham chiếu.
Theo báo cáo tóm tắt về chất lượng môi trường khí quyển 2010-2018 do Cục Sinh thái và Môi trường thành phố Trùng Khánh ban hành, đồng thời tham khảo các thành phần lượng mưa được báo cáo trong Zhang24 và các tài liệu khác được báo cáo ở Trùng Khánh, một giải pháp ăn mòn mô phỏng dựa trên việc tăng nồng độ SO42- đã được thiết kế. Thành phần lượng mưa ở khu đô thị chính của Trùng Khánh năm 2017. Thành phần của giải pháp ăn mòn mô phỏng được trình bày trong Bảng 1:
Dung dịch ăn mòn mô phỏng được điều chế bằng phương pháp cân bằng nồng độ ion hóa học sử dụng thuốc thử phân tích và nước cất. Giá trị pH của dung dịch ăn mòn mô phỏng được điều chỉnh bằng máy đo pH chính xác, dung dịch axit nitric và dung dịch natri hydroxit.
Để mô phỏng khí hậu ẩm ướt ở Trùng Khánh, máy thử phun muối đã được sửa đổi và thiết kế đặc biệt25. Như trong Hình 1, thiết bị thí nghiệm có hai hệ thống: hệ thống phun muối và hệ thống chiếu sáng. Hệ thống phun muối là chức năng chính của thiết bị thí nghiệm, bao gồm bộ phận điều khiển, bộ phận phun và bộ phận cảm ứng. Chức năng của bộ phận phun là bơm sương muối vào buồng thử nghiệm thông qua máy nén khí. Phần cảm ứng bao gồm các bộ phận đo nhiệt độ, cảm nhận nhiệt độ trong buồng thử nghiệm. Phần điều khiển là bao gồm một máy vi tính, kết nối phần phun và phần cảm ứng để điều khiển toàn bộ quá trình thí nghiệm. Hệ thống chiếu sáng được lắp đặt trong buồng thử nghiệm phun muối để mô phỏng ánh sáng mặt trời. Hệ thống chiếu sáng bao gồm đèn hồng ngoại và bộ điều khiển thời gian. Đồng thời, một cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trong buồng thử nghiệm phun muối để theo dõi nhiệt độ xung quanh mẫu trong thời gian thực.
Các mẫu ăn mòn ứng suất dưới tải trọng không đổi được xử lý theo NACETM0177-2005 (Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm về khả năng chống rạn nứt do ứng suất sunfua và khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất của kim loại trong môi trường H2S). Các mẫu ăn mòn ứng suất trước tiên được làm sạch bằng acetone và làm sạch cơ học siêu âm để loại bỏ cặn dầu, sau đó khử nước bằng cồn và sấy khô trong lò. Sau đó, đưa các mẫu sạch vào buồng thử nghiệm của thiết bị thử nghiệm phun muối để mô phỏng tình trạng ăn mòn trong môi trường khí hậu ẩm ướt của Trùng Khánh. Theo tiêu chuẩn NACE TM0177-2005 và tiêu chuẩn thử nghiệm phun muối GB/T 10.125-2012, thời gian thử nghiệm ăn mòn ứng suất tải không đổi trong nghiên cứu này được xác định thống nhất là 168 giờ. Thử nghiệm độ bền kéo được thực hiện trên các mẫu ăn mòn trong các điều kiện ăn mòn khác nhau trên máy thử nghiệm độ bền kéo vạn năng MTS-810, đồng thời phân tích các đặc tính cơ học và hình thái ăn mòn đứt gãy của chúng.
Hình 1 cho thấy hình thái vĩ mô và vi mô của sự ăn mòn bề mặt của các mẫu ăn mòn ứng suất bu lông cường độ cao trong các điều kiện ăn mòn khác nhau.2 và 3 tương ứng.
Hình thái vĩ mô của mẫu thử ăn mòn ứng suất của bu lông cường độ cao 20MnTiB trong các môi trường ăn mòn mô phỏng khác nhau: (a) không bị ăn mòn;(b) 1 lần;(c) 20 ×;(đ) 200 ×;(e) pH3,5;(f) pH 7,5;(g) 50°C.
Hình thái tế bào sản phẩm ăn mòn của bu lông cường độ cao 20MnTiB trong các môi trường ăn mòn mô phỏng khác nhau (100×): (a) 1 lần;(b) 20 ×;(c) 200 ×;(đ) pH3,5;(e) pH7 .5;(f) 50°C.
Có thể thấy từ Hình 2a rằng bề mặt của mẫu bu lông cường độ cao không bị ăn mòn thể hiện ánh kim loại sáng mà không bị ăn mòn rõ ràng. Tuy nhiên, trong điều kiện của dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu (Hình 2b), bề mặt của mẫu được bao phủ một phần bởi các sản phẩm ăn mòn màu nâu đỏ và nâu, và một số vùng trên bề mặt vẫn có ánh kim loại rõ ràng, cho thấy rằng chỉ một số vùng trên bề mặt mẫu bị ăn mòn nhẹ và dung dịch ăn mòn mô phỏng không có tác dụng trên bề mặt mẫu.Đặc tính vật liệu có ít ảnh hưởng. Tuy nhiên, trong điều kiện nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu 20 × (Hình 2c), bề mặt của mẫu bu lông cường độ cao đã bị bao phủ hoàn toàn bởi một lượng lớn sản phẩm ăn mòn màu nâu và một lượng nhỏ sản phẩm ăn mòn màu nâu đỏ. Sản phẩm không có ánh kim loại rõ ràng và có một lượng nhỏ sản phẩm ăn mòn màu nâu đen gần bề mặt của đế. các sản phẩm ăn mòn và các sản phẩm ăn mòn màu nâu đen xuất hiện ở một số khu vực.
Khi độ pH giảm xuống 3,5 (Hình 2e), các sản phẩm ăn mòn có màu nâu vàng xuất hiện nhiều nhất trên bề mặt mẫu và một số sản phẩm ăn mòn đã bị bong ra.
Hình 2g cho thấy khi nhiệt độ tăng lên 50 °C, hàm lượng sản phẩm ăn mòn màu nâu đỏ trên bề mặt mẫu giảm mạnh, trong khi sản phẩm ăn mòn màu nâu sáng bao phủ bề mặt mẫu trên diện rộng. Lớp sản phẩm ăn mòn tương đối lỏng lẻo, một số sản phẩm màu nâu đen bị bong ra.
Như thể hiện trong Hình 3, trong các môi trường ăn mòn khác nhau, các sản phẩm ăn mòn trên bề mặt của các mẫu ăn mòn do ứng suất bu lông cường độ cao 20MnTiB rõ ràng bị tách lớp và độ dày của lớp ăn mòn tăng lên khi nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng tăng lên.lớp bên trong là một cụm sản phẩm ăn mòn lỏng lẻo. Trong điều kiện nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu 20 × (Hình 3b), lớp ăn mòn trên bề mặt mẫu có thể được chia thành ba lớp: lớp ngoài cùng chủ yếu là các sản phẩm ăn mòn cụm phân tán, lỏng và xốp, không có hiệu suất bảo vệ tốt;Lớp giữa là lớp sản phẩm ăn mòn đồng nhất, nhưng có các vết nứt rõ ràng và các ion ăn mòn có thể đi qua các vết nứt và ăn mòn bề mặt;lớp bên trong là lớp sản phẩm ăn mòn dày đặc, không có vết nứt rõ ràng, có tác dụng bảo vệ bề mặt tốt. Trong điều kiện nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu 200 × (Hình 3c), lớp ăn mòn trên bề mặt của mẫu có thể được chia thành ba lớp: lớp ngoài cùng là lớp sản phẩm ăn mòn mỏng và đồng nhất;lớp giữa chủ yếu là ăn mòn hình cánh hoa và hình vảy. Lớp bên trong là lớp sản phẩm ăn mòn dày đặc, không có vết nứt và lỗ hổng rõ ràng, có tác dụng bảo vệ bề mặt tốt.
Có thể thấy từ Hình 3d rằng trong môi trường ăn mòn mô phỏng có pH 3,5, có một số lượng lớn các sản phẩm ăn mòn dạng bông hoặc dạng kim trên bề mặt của mẫu bu lông cường độ cao 20MnTiB. Người ta suy đoán rằng các sản phẩm ăn mòn này chủ yếu là γ-FeOOH và một lượng nhỏ α-FeOOH xen kẽ26, và lớp ăn mòn có các vết nứt rõ ràng.
Có thể thấy từ Hình 3f rằng khi nhiệt độ tăng lên 50 ° C, không tìm thấy lớp gỉ bên trong dày đặc rõ ràng trong cấu trúc lớp ăn mòn, cho thấy có khoảng cách giữa các lớp ăn mòn ở 50 ° C, khiến chất nền không được bao phủ hoàn toàn bởi các sản phẩm ăn mòn.Cung cấp khả năng bảo vệ chống lại xu hướng ăn mòn bề mặt gia tăng.
Cơ tính của bu lông cường độ cao chịu ăn mòn ứng suất tải trọng không đổi trong các môi trường ăn mòn khác nhau được thể hiện trong bảng 2:
Từ Bảng 2, có thể thấy tính chất cơ học của các mẫu bu lông cường độ cao 20MnTiB vẫn đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn sau thử nghiệm ăn mòn tăng tốc theo chu trình khô-ướt trong các môi trường ăn mòn mô phỏng khác nhau, nhưng so với mẫu không bị ăn mòn thì có một số hư hỏng nhất định. Ở nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu, tính chất cơ học của mẫu thay đổi không đáng kể, nhưng ở nồng độ 20 × hoặc 200 × của dung dịch mô phỏng, độ giãn dài của mẫu giảm đáng kể. Tính chất cơ học của mẫu giảm đáng kể. tương tự ở nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu 20 × và 200 ×. Khi giá trị pH của dung dịch ăn mòn mô phỏng giảm xuống 3,5, độ bền kéo và độ giãn dài của các mẫu giảm đáng kể. Khi nhiệt độ tăng lên 50°C, độ bền kéo và độ giãn dài giảm đáng kể và tốc độ co rút diện tích rất gần với giá trị tiêu chuẩn.
Hình thái đứt gãy của các mẫu ăn mòn ứng suất bu lông cường độ cao 20MnTiB trong các môi trường ăn mòn khác nhau được thể hiện trong Hình 4, đó là hình thái vĩ mô của vết nứt, vùng sợi ở trung tâm vết nứt, môi hình thái vi mô của giao diện cắt và bề mặt của mẫu.
Hình thái đứt gãy vĩ mô và vi mô của các mẫu bu lông cường độ cao 20MnTiB trong các môi trường ăn mòn mô phỏng khác nhau (500×): (a) không bị ăn mòn;(b) 1 lần;(c) 20 ×;(đ) 200 ×;(e) pH3,5;(f) pH7,5;(g) 50°C.
Có thể thấy từ Hình 4 rằng vết nứt của mẫu thử ăn mòn do ứng suất bu lông cường độ cao 20MnTiB trong các môi trường ăn mòn mô phỏng khác nhau thể hiện vết nứt hình cốc-nón điển hình.So với mẫu không bị ăn mòn (Hình 4a), khu vực trung tâm của vết nứt khu vực sợi tương đối nhỏ., diện tích môi cắt lớn hơn. Điều này cho thấy các tính chất cơ học của vật liệu bị hư hỏng đáng kể sau khi ăn mòn. Với sự gia tăng nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng, các vết rỗ ở khu vực sợi ở trung tâm vết nứt tăng lên và các đường rách rõ ràng xuất hiện. Khi nồng độ tăng lên gấp 20 lần so với dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu, các hố ăn mòn rõ ràng xuất hiện ở giao diện giữa mép môi cắt và bề mặt của mẫu, và có rất nhiều sản phẩm ăn mòn trên bề mặt.mẫu.
Từ Hình 3d, có thể suy ra rằng có các vết nứt rõ ràng trên lớp ăn mòn trên bề mặt mẫu, không có tác dụng bảo vệ tốt đối với ma trận.Trong dung dịch ăn mòn mô phỏng có pH 3,5 (Hình 4e), bề mặt của mẫu bị ăn mòn nghiêm trọng và diện tích sợi trung tâm rõ ràng là nhỏ., Có một số lượng lớn các đường xé không đều ở trung tâm của vùng sợi. Với sự gia tăng giá trị pH của dung dịch ăn mòn mô phỏng, vùng xé ở vùng sợi ở trung tâm của vết nứt giảm, hố giảm dần và độ sâu hố cũng giảm dần.
Khi nhiệt độ tăng lên 50 °C (Hình 4g), diện tích môi cắt của vết nứt của mẫu là lớn nhất, các hố ở vùng sợi trung tâm tăng lên đáng kể và độ sâu hố cũng tăng lên, giao diện giữa mép môi cắt và bề mặt mẫu tăng lên.Các sản phẩm và hố ăn mòn tăng lên, điều này khẳng định xu hướng ăn mòn chất nền ngày càng sâu được phản ánh trong Hình 3f.
Giá trị pH của dung dịch ăn mòn sẽ gây ra một số hư hỏng đối với các tính chất cơ học của bu lông cường độ cao 20MnTiB, nhưng ảnh hưởng không đáng kể. Trong dung dịch ăn mòn có pH 3,5, một số lượng lớn các sản phẩm ăn mòn dạng bông hoặc dạng kim được phân bố trên bề mặt của mẫu và lớp ăn mòn có các vết nứt rõ ràng, không thể tạo thành lớp bảo vệ tốt cho chất nền. Và có các hố ăn mòn rõ ràng và một số lượng lớn các sản phẩm ăn mòn trong hình thái vi mô của vết nứt mẫu. Điều này cho thấy khả năng của mẫu khả năng chống biến dạng do ngoại lực giảm đáng kể trong môi trường axit và mức độ xu hướng ăn mòn do ứng suất của vật liệu tăng lên đáng kể.
Dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu ít ảnh hưởng đến tính chất cơ học của các mẫu bu lông cường độ cao, nhưng khi nồng độ của dung dịch ăn mòn mô phỏng tăng lên gấp 20 lần so với dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu, tính chất cơ học của các mẫu bị hư hỏng đáng kể và có sự ăn mòn rõ ràng trong cấu trúc vi mô đứt gãy.hố, vết nứt thứ cấp và rất nhiều sản phẩm ăn mòn. Khi nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng tăng từ 20 lần lên 200 lần so với nồng độ dung dịch ăn mòn mô phỏng ban đầu, ảnh hưởng của nồng độ dung dịch ăn mòn đến tính chất cơ học của vật liệu bị suy yếu.
Khi nhiệt độ ăn mòn mô phỏng là 25oC, cường độ chảy và độ bền kéo của mẫu bu lông cường độ cao 20MnTiB không thay đổi nhiều so với mẫu không bị ăn mòn. Tuy nhiên, dưới nhiệt độ môi trường ăn mòn mô phỏng là 50oC, độ bền kéo và độ giãn dài của mẫu giảm đáng kể, tỷ lệ co rút của phần gần với giá trị tiêu chuẩn, môi cắt đứt gãy là lớn nhất và có vết lõm ở khu vực sợi trung tâm. Tăng đáng kể, độ sâu hố tăng, các sản phẩm ăn mòn và hố ăn mòn tăng lên. Điều này cho thấy môi trường ăn mòn hiệp đồng nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của bu lông cường độ cao, điều này không rõ ràng ở nhiệt độ phòng, nhưng có ý nghĩa hơn khi nhiệt độ đạt tới 50 ° C.
Sau thử nghiệm ăn mòn tăng tốc trong nhà mô phỏng môi trường khí quyển ở Trùng Khánh, độ bền kéo, cường độ chảy, độ giãn dài và các thông số khác của bu lông cường độ cao 20MnTiB đã giảm và xảy ra hư hỏng ứng suất rõ ràng. Do vật liệu chịu ứng suất nên sẽ có hiện tượng gia tốc ăn mòn cục bộ đáng kể. Và do tác động kết hợp của nồng độ ứng suất và hố ăn mòn, bu lông cường độ cao dễ gây ra hư hỏng dẻo rõ ràng, giảm khả năng chống biến dạng bởi ngoại lực và tăng xu hướng ăn mòn ứng suất.
Li, G., Li, M., Yin, Y. & Jiang, S. Nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính của bu lông cường độ cao làm bằng thép 20MnTiB ở nhiệt độ cao.jaw.Civil engineering.J.34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. Phân tích lỗi đứt gãy của bu lông cường độ cao bằng thép 20MnTiB dùng cho đường ray.xử lý nhiệt.Metal.42, 185–188 (2017).
Catar, R. & Altun, H. Hành vi nứt do ăn mòn ứng suất của hợp kim Mg-Al-Zn trong các điều kiện pH khác nhau bằng phương pháp SSRT.Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
Nazer, AA và cộng sự. Ảnh hưởng của glycine đối với hiện tượng nứt do ăn mòn điện hóa và ứng suất của hợp kim Cu10Ni trong nước muối bị nhiễm sunfua. Kỹ thuật công nghiệp.Chemical.reservoir.50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. Đặc tính ăn mòn của hợp kim magie đúc khuôn MRI230D trong dung dịch NaCl 3,5% bão hòa Mg(OH)2.alma mater.character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS Ảnh hưởng của các ion clorua đối với hành vi ăn mòn tĩnh và ứng suất của thép martensitic 9Cr.surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. Tác dụng hiệp đồng của SRB và nhiệt độ đối với sự nứt do ăn mòn ứng suất của thép X70 trong dung dịch bùn biển nhân tạo.J.Chin.Đảng xã hội chủ nghĩa.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. Hành vi ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ 00Cr21Ni14Mn5Mo2N trong nước biển.physics.take an exam.test.36, 1-5 (2018).
Lu, C. Một nghiên cứu về vết nứt bị trì hoãn của bu lông cường độ cao của cầu.jaw.Academic school.rail.science.2, 10369 (2019).
Ananya, B. Sự nứt do ăn mòn ứng suất của thép không gỉ song công trong dung dịch xút. Luận án Tiến sĩ, Atlanta, GA, Hoa Kỳ: Viện Công nghệ Georgia 137–8 (2008)
Sunada, S., Masanori, K., Kazuhiko, M. & Sugimoto, K. Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 và naci đối với sự nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ SUS304 trong dung dịch nước H2SO4-NaCl.alma mater.trans.47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD Ảnh hưởng của môi trường và vật liệu đến sự ăn mòn ứng suất làm nứt thép trong dung dịch H2O/CO/CO2.Inter Milan.J.Koros.2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. & Akram A. Ảnh hưởng của bicacbonat, nhiệt độ và độ pH đối với quá trình thụ động hóa của thép đường ống API-X100 trong dung dịch nước ngầm mô phỏng. Trong IPC 2014-33180.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang, X. & Qu, D. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính nhạy cảm bị nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ austenit.coro.betrái ngược với.Technology.18, 42–44 (2018).
Han, S. Hành vi đứt gãy chậm do hydro gây ra của một số loại thép buộc dây cường độ cao (Đại học Khoa học và Công nghệ Côn Minh, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. & Zhang, M. Cơ chế ăn mòn do ứng suất của hợp kim GH4080A dành cho ốc vít.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).