2205双相不锈钢焊接结构应力腐蚀疲劳性能研究

发布时间：2017-03-27 03:14

  本文关键词：2205双相不锈钢焊接结构应力腐蚀疲劳性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液态化学品的海上运输是一项复杂的商贸活动，在运输过程中既要保证安全还得具有一定的经济效益，所以液态化学船船箱的制造尤为重要。化学品船箱在制造过程中有两个重要环节，一是制造船箱的材料选取，二是在制造过程中大量用到焊接工艺。经过几代人的努力，现越来越多的化学品船上选用不锈钢制造液态船箱。原因是不锈钢表面有一层天然的钝化膜，它能保护不锈钢不被腐蚀。然而工程应用证实卤离子（如氯离子）可以局部的破坏钝化层并且阻碍新的保护膜的生成，从而导致结构被腐蚀开裂。双相不锈钢的诞生很好的解决了一般不锈钢在卤离子环境下的应力腐蚀开裂，其中2205双相不锈钢（DSS）最具有代表性。由于焊接工艺将破坏材料的钝化层和材料中组织含量发生了变化，导致焊接结构耐腐蚀性能降低，因此对焊接结构耐腐蚀性能研究对整个机构具有重大意义。 双相不锈钢的冶炼技术主要掌握在一些西方发达国家，国内只能生产一些普通的双相不锈钢。最近几年由于国家对海洋资源的重视，对双相不锈钢的强烈需求导致各大钢厂对该类钢材的冶炼技术研究更加活跃。目前有一些大型钢铁厂已掌握了一些超级双相不锈钢的冶炼技术，同时由于国产钢材价格相比国外更具有优势，所以工程用钢越来越偏向于使用国内产品。2007年国营企业川东船厂在国内首次将太原钢铁厂生产的2205DSS用于化学品船舱制造，由于这种材料在国内远洋船舶首次大量运用，，缺少使用经验，并且制造的化学品船经过6年的服役，船上部分地方已经发生了明显的腐蚀破坏。 本文以川东船厂制造化学品船舶所用的2205DSS及其焊接结构为研究对象，论述了双相不锈钢及其焊接结构在各种环境下的耐腐蚀性能，实验研究了该焊接结构在强酸强碱中的腐蚀速率，以及在模拟海水（3.5%氯化钠溶液）中的应力腐蚀疲劳研究，运用数值分析对实验数据进行处理；然后采用蔡司LEO1530VP型扫描电镜对腐蚀表面和应力腐蚀疲劳断口进行微观分析；最后应用miner理论对2205双相不锈钢焊接结构在工程应用的使用寿命进行预测。所有的实验研究结论将对2205DSS制造的化学药品船舶的使用安全监测提供理论依据。
【关键词】：双相不锈钢焊接结构 腐蚀速率 应力腐蚀疲劳 微观分析 miner理论
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG404
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 双相不锈钢研究动态9-10
• 1.2.1 双相不锈钢的分类9-10
• 1.2.2 2205 双相不锈钢的焊接研究现状10
• 1.3 应力腐蚀疲劳理论基础10-17
• 1.3.1 晶间腐蚀10-12
• 1.3.2 应力腐蚀12-13
• 1.3.3 应力腐蚀疲劳理论13-17
• 1.4 2205DSS 焊接结构应力腐蚀疲劳研究动态17-20
• 1.5 本文研究的内容20-21
• 第二章 2205DSS 焊接结构的腐蚀实验研究21-35
• 2.1 2205DSS 焊接结构电化学腐蚀研究22-24
• 2.2 2205DSS 焊接结构在强酸与强碱溶液中的腐蚀研究24-34
• 2.2.1 65%硝酸沸腾实验24-26
• 2.2.2 盐酸腐蚀实验26-32
• 2.2.3 氢氧化钠腐蚀实验32-34
• 2.3 小结34-35
• 第三章 2205DSS 焊接结构应力腐蚀疲劳实验研究35-43
• 3.1 实验方法35-37
• 3.1.1 试件制备35-36
• 3.1.2 应力腐蚀疲劳实验36-37
• 3.2 实验结果与分析37-42
• 3.2.1 应力腐蚀疲劳寿命数据处理37-40
• 3.2.2 腐蚀电位分析40-42
• 3.3 小结42-43
• 第四章 腐蚀试件表面金相分析43-57
• 4.1 实验设备介绍43-45
• 4.2 实验试件的制取45-46
• 4.3 2205DSS 及其焊接结构的金相组织46
• 4.4 硝酸溶液腐蚀试样分析46-48
• 4.5 盐酸溶液腐蚀试样分析48-52
• 4.6 应力腐蚀疲劳试样分析52-56
• 4.6.1 疲劳试件断口宏观分析52-53
• 4.6.2 疲劳试件断口微观分析53-56
• 4.7 小结56-57
• 第五章 2205DSS 应力腐蚀疲劳仿真分析57-68
• 5.1 疲劳仿真原理57-60
• 5.1.1 疲劳分析方法与有限元疲劳寿命分析模型57-58
• 5.1.2 材料疲劳属性58-59
• 5.1.3 疲劳寿命分析方法59
• 5.1.4 疲劳累积损伤理论59
• 5.1.5 疲劳分析软件 ANSYS Workbench59-60
• 5.2 实验试件的疲劳仿真60-67
• 5.2.1 三维建模60-61
• 5.2.2 边界条件设定61
• 5.2.3 等效应力61-62
• 5.2.4 疲劳寿命分析62-67
• 5.3 小结67-68
• 第六章 结论与展望68-71
• 6.1 结论68-69
• 6.2 研究展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 在校期间论文发表75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：269794