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316L不锈钢在复杂介质环境中的应力腐蚀试验研究

作　者: 戴哲峰
导　师: 卢志明
学　校: 浙江工业大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 应力腐蚀 复杂介质 奥氏体不锈钢 316L 阳极溶解
分类号: TG171
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 409次
引　用: 3次
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内容摘要


近年来石油化工装置的应力腐蚀事故频繁发生,造成了巨大的经济损失和人身伤害。奥氏体不锈钢作为石化装置的常用材料,国内外许多专家学者对其应力腐蚀问题已进行了大量研究工作,取得了一定的研究成果,但由于应力腐蚀影响因素众多,各种试验技术和对应力腐蚀机理的认识均带有一定的局限性,所以还存在许多问题值得深入研究和探讨。本文选择了316L奥氏体不锈钢作为研究对象,采用慢应变速率拉伸应力腐蚀试验和恒位移预裂纹试样（WOL）应力腐蚀试验方法,研究了316L不锈钢在含硫化氢和氯离子复杂介质环境中的应力腐蚀行为。试验方案设计采用了均匀设计方法,主要考查浓度、温度等参数对应力腐蚀的影响。通过试验数据的逐步回归分析,揭示试验介质参数对应力腐蚀敏感性指数影响的显著性。综合上述试验和理论研究,本文得出主要的结论如下:（1）316L不锈钢的慢应变速率拉伸腐蚀试验结果表明,在复杂介质环境试验参数中,温度和Cl-浓度对敏感性指数的影响比较大。随着温度和Cl-浓度的升高,应力腐蚀敏感性指数Iδ增大。（2）316L不锈钢的应力腐蚀敏感性指数Iδ回归分析表明,Cl-浓度（x1）和温度（x3）对应力腐蚀敏感性指数Iδ影响均较显著,H2S浓度（x2）和温度（x3）对Iδ将产生交互作用。通过回归分析得到316L不锈钢母材应力腐蚀敏感性指数Iδ与试验介质参数之间关系的交互型数学模型为:（3）316L不锈钢恒位移预裂纹试样应力腐蚀试验结果显示,在含硫化氢和氯离子复杂介质环境中会发生应力腐蚀开裂,应力腐蚀裂纹扩展速率约为.10-9mm/s,母材应力腐蚀开裂临界应力强度因子KISCC不大于102.30MPa（?）,热影响区材料应力腐蚀开裂临界应力强度因子KISCC不大于100.43 MPa（?）。（4）316L不锈钢在含硫化氢和氯离子复杂介质中应力腐蚀属于阳极溶解型,其中氯离子引发了裂纹源并促进腐蚀的进行,硫化氢的毒化作用加速了腐蚀裂纹的扩展。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 课题背景和意义  11-13
  1.2 课题研究现状  13-19
    1.2.1 奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂机理研究  13-15
    1.2.2 奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂案例  15-19
  1.3 课题研究内容和目的  19-20
第2章 应力腐蚀简述  20-36
  2.1 应力腐蚀概述  20-21
    2.1.1 应力腐蚀的范畴和体系  20-21
    2.1.2 应力腐蚀的基本特征  21
  2.2 应力腐蚀试验方法  21-25
    2.2.1 应力腐蚀试验方法概述  21-22
    2.2.2 慢应变速率拉伸试验  22-24
    2.2.3 预裂纹应力腐蚀试验  24
    2.2.4 应力腐蚀试验方法的比较  24-25
  2.3 应力腐蚀开裂机理  25-28
    2.3.1 应力腐蚀机理概述  25-26
    2.3.2 阳极溶解型应力腐蚀机理  26-27
    2.3.3 氢致开裂型应力腐蚀机理  27-28
  2.4 应力腐蚀开裂的影响因素  28-30
    2.4.1 溶液中介质的影响  28-29
    2.4.2 材料微观结构的影响  29
    2.4.3 应力状态的影响  29-30
  2.5 奥氏体不锈钢应力腐蚀常见的断口微观形貌  30-35
  2.6 结论  35-36
第3章 316L不锈钢慢应变速率拉伸试验  36-54
  3.1 引言  36
  3.2 316L钢慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT)  36-41
    3.2.1 试验溶液配制  37-38
    3.2.2 试验机及试样  38-39
    3.2.3 试验数据的采集及拉伸曲线的绘制  39-41
  3.3 敏感指数的选用及计算讨论  41-44
  3.4 断口形貌和能谱分析  44-48
  3.5 应力腐蚀敏感性指数的回归分析  48-53
    3.5.1 逐步回归方法介绍  48
    3.5.2 逐步回归的计算方法  48-50
    3.5.3 应力腐蚀敏感性指数随介质参数变化的数学模型  50-53
  3.6 结论  53-54
第4章 316L不锈钢预裂纹(WOL)应力腐蚀试验  54-68
  4.1 引言  54
  4.2 预裂纹(WOL)应力腐蚀试验  54-61
    4.2.1 试验原理  54-55
    4.2.2 加工316L不锈钢CT试样并预制疲劳裂纹  55-59
    4.2.3 计算WOL试样加载位移  59-60
    4.2.4 试验步骤  60-61
  4.3 试验结果分析与讨论  61-67
    4.3.1 试验结果  61-65
    4.3.2 试验结果分析与讨论  65-67
  4.4 结论  67-68
第5章 复杂介质环境中316L不锈钢应力腐蚀机理  68-73
  5.1 引言  68
  5.2 湿硫化氢环境中的应力腐蚀机理  68-70
  5.3 含氯离子环境中奥氏不锈钢的应力腐蚀机理  70-71
  5.4 复杂介质环境中316L不锈钢应力腐蚀机理  71-72
    5.4.1 复杂介质环境中316L不锈钢应力腐蚀机理  71-72
    5.4.2 复杂介质环境中各因素对应力腐蚀开裂的影响  72
  5.5 结论  72-73
第6章 总结与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间参加的科研项目和成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 金属腐蚀理论
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