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超高强度钢CF裂纹扩展的超载效应 Ⅰ.定量模型及预测

路民旭 , 郑修麟

中国腐蚀与防护学报

将Willenborg的超载残余应力场模型与裂尖形变动力学、裂尖表面析氢反应电化学动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学和热力学相结合,建立了氢脆腐蚀疲劳裂纹扩展(CFCG)超载效应的定量描述模型,给出了超载对裂尖表面析氢电化学反应及裂尖氢扩展影响的一系列判据和表达式.用上述模型进行的预测表明,对于超高强度钢,当两次超载周次之间裂纹扩展长度ad远小于超载塑性区尺寸rpOL与恒载塑性区尺寸rpCLA之差,即ad<<rpOL-rpCLA时,CFCG会发生比空气疲劳还强烈的超载迟滞效应.而当ad>rpOL-rpCLA时,可能会发生超载加速效应.这种预测在后文中由试验的宏观规律与断口特征得到充分验证.

关键词: 腐蚀疲劳裂纹扩展 , overloading effect , quantitative descriptive model , hydrogen evolution electochemical kinetics , hydrogen diffusion kinetics

腐蚀疲劳波形效应的裂尖析氢、输氢模型与试验验证

路民旭 , 刘晓坤 , 王建军 , 郑修麟

中国腐蚀与防护学报

把裂尖表面形变动力学和裂尖表面析氢反应电化学动力学相结合,对裂尖表面析氢反应的波形效应进行了定量分析.把裂尖形变动力学与位错运动动力学相结合,提出了氢的接力式位错输送概念,并建立了波形效应的位错输氢模型.用上述定量模型与理论对正锯齿波、三角波和负锯齿波三种波形的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的相对大小进行了预测.为验证上述模型,还用疲劳测试和断口分析方法研究了三种波形对GC-4(40CrMnsiMoVA)钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展特性的影响.试验结果与模型预测结果十分吻合.

关键词: 腐蚀疲劳裂纹扩展 , null , null , null

超高强度钢CF裂纹扩展的超载效应 Ⅱ.试验验证与分析

路民旭 , 郑修麟

中国腐蚀与防护学报

对GC-4(40CrMnSiMoVA)钢在空气与3.5%NaCl中性溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展(CFCG)的单次超载与周期超载效应进行了试验性研究.结果表明,CFCG超载迟滞效应由快速撕裂过程,迟滞过程和恢复过程组成.对于周期超载,当两次超载周次之间裂纹扩展长度ad远小于超载塑性区尺寸rpOL与恒载塑性区尺寸rpCLA之差,即ad<<rpOL-rpCLA时,CFCG会发生比空气疲劳时还强烈的超载迟滞效应.而当ad>rpOL-rpCLA时,会发生超载加速效应.断口分析表明,当ad<<rpOL-rpCLA时,CFCG不会发生超载撕裂,而当ad>rpOL-rpCLA时,会发生显著的超载撕裂.上述试验的宏观规律与断口特征均验证了前文所建立的CFCG超载效应的定量描述模型.

关键词: 腐蚀疲劳裂纹扩展 , simple overloading , periodic overloading , overloading retardation , null

极化电位下高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的表征

张慧霞 , 戚霞 , 邓春龙 , 王伟伟

腐蚀科学与防护技术

研究了不同极化电位下高强钢在3.5%NaCl溶液中疲劳裂纹扩展速率的变化规律.在强阴极极化(-1100 mV~-1200 mV)和阳极极化(-200 mV~-400 mV)条件下,高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展寿命明显缩短,而极化电位为-800 mV~-1000 mV时,高强钢腐蚀疲劳寿命延长.在Paris经验公式的基础上,引入环境加速因子C(E),建立裂纹扩展速率da/dN与极化电位E之间的关系模型.依据此模型计算的数值与实验值的平均相对误差小于9%,模型精度满足工程应用的要求.

关键词: 高强钢 , 腐蚀疲劳裂纹扩展 , 极化电位 , 平均相对误差

载荷频率对690(TT)合金腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响

付正鸿 , 陈辉 , 苟国庆 , 肖军 , 邱绍宇 , 刘锦云 , 查五生

材料热处理学报

通过研究载荷频率变化对690(TT)合金在含饱和氧的模拟压水堆一回路水环境中腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响,得到以下结论:随着载荷频率的降低,裂纹扩展速率(CGR)和环境影响因子(Fen)均随之增大;裂纹扩展路径为穿晶型,在频率较低或应力比R较大时出现较多的支裂纹;断口呈典型的腐蚀疲劳断裂特征,裂纹在三维空间中扩展,可观察较多的微裂纹.

关键词: 690(TT)合金 , 载荷频率 , 腐蚀疲劳裂纹扩展 , 环境影响因子

应力比对S135钻杆钢腐蚀疲劳行为的影响

许天旱 , 杨宝 , 王党会 , 刘永刚

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201608017

利用疲劳试验机和扫描电镜研究了在弱碱性介质(质量分数为3.0%的 KCl 溶液)中不同应力比R(0.1,0.3,0.5,0.7)对S135钻杆钢腐蚀疲劳行为的影响,并得到了该钻杆钢腐蚀疲劳裂纹扩展表达式和疲劳裂纹临界撕裂点的应力强度因子幅值ΔK 与R 的关系式.结果表明:随着R的增大,试样裂纹扩展临界撕裂点和最终撕裂点对应的ΔK 逐渐减小(R 和临界撕裂点的ΔK 值之间呈明显的线性关系),试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率增大,腐蚀疲劳相对寿命减小,裂纹开裂由疲劳条带扩展机制转化为解理扩展机制.

关键词: S1 3 5 钻杆钢 , 应力比 , 腐蚀疲劳裂纹扩展 , 疲劳寿命

应力比和频率对GC-4钢CF裂纹扩展特性的影响

路民旭 , 郑修麟

中国腐蚀与防护学报

研究了五种应力比和四种频率对GC-4(40CrMnSiMoVA)钢在35%NaCl中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展(CFCG)特性的影响.结果表明,在高应力比时,CFCG的dα/dt-Kmax曲线存在两个平台区PⅠ和PⅡ,且(da/dt)PⅡ<(da/dt)PⅠ.CFCG的da/dN-△K曲线的平台区起始值面△Kp随频率升高呈幂函数关系而降低.从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑,导出了△KP-f的理论函数关系.该函数关系与CFCG试验数据所显示的函数关系十分一致.

关键词: 腐蚀疲劳裂纹扩展 , stress ratio , loading frequency

极化电位下高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的表征

张慧霞 , 戚霞 , 邓春龙 , 王伟伟

腐蚀科学与防护技术

研究了不同极化电位下高强钢在3.5%NaCl溶液中疲劳裂纹扩展速率的变化规律. 在强阴极极化(-1100 mV~1200 mV)和阳极极化(-200 mV~400 mV)条件下,高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展寿命明显缩短, 而极化电位为-800 mV~1000 mV时, 高强钢腐蚀疲劳寿命延长. 在Paris经验公式的基础上,引入环境加速因子C(E), 建立裂纹扩展速率da/dN与极化电位E之间的关系模型. 依据此模型计算的数值与实验值的平均相对误差小于9%,模型精度满足工程应用的要求.

关键词: 高强钢 , corrosion fatigue crack propagation , polarization potential , average relative error

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