船舶腐蚀断裂力学的一种数值计算方法

基于船体表面微裂缝在应力和海水腐蚀耦合作用下的扩展机理,根据Charles-Hillig模型用数值方法模拟了裂缝的动态扩展过程,并用front-tracking图形技术开发了有限元网格剖分软件,从根本上解决了以往该模型无法进行数值模拟的难题.文中侧重于对腐蚀断裂问题进行一般性的基础研究,探索裂缝扩展时的形态以及速度与外荷载之间的关系,数值计算表明,计算结果和实验得出的曲线在形态上比较吻合.     

船体结构表面裂缝在应力腐蚀耦合作用下的扩展机理数值研究

用数值方法研究了船体表面微裂缝在海水腐蚀以及外荷载耦合作用下扩展的机理.实验表明,在给定材料和腐蚀环境的条件下,外荷载越小,微裂缝扩展并最终导致材料断裂破坏过程越长;但当荷载小于某个值(门槛值或称疲劳极限)时,这种延迟的腐蚀断裂破坏现象可以避免.为研究方便,文中假设了在腐蚀环境中工作的材料为各向同性材料.根据数值计算结果,共发现了三种可能的裂缝扩展形式,并证实了导致腐蚀疲劳断裂临界条件的存在性.最后通过计算,针对不同材料以及不同环境条件,勾勒出导致腐蚀疲劳断裂相应的临界条件曲线.     

阳极氧化法制备消氢催化剂金属载体及其性能研究

用阳极氧化法制备消氢催化剂金属载体,以磷酸为电解液考察了温度、氧化时间、氧化电压、电流最大密度以及水封处理对氧化膜表面的影响,用SEM表征方法对多孔氧化铝膜进行了表征.结果表明,氧化膜厚度达13.4 μm.孔径达100 nm.将Pt-Pd负载在自制的载体上制成消氢催化剂,该催化剂可在常温、氢气浓度1.1%～1.3%、空...     

大电流无铜体系银电解过程影响研究

针对传统银电解技术能耗高、效率低、铜离子影响大等缺点，以硝酸、硝酸钾、自制硝酸银为电解液成分，以自制可控含杂银锭为阳极银板、钛板为阴极板，在大电流、无铜体系下采用电化学技术制备了高纯度电解银粉，考察了电解液金属离子含量、电解液pH值、电解液温度、电解电流等因素的影响。实验结果表明，当槽电压为5 V、电解周期≥24 h、电流密度>600 A/m²、电解液pH<2、Ag⁺浓度>150g/L、电解液再循环温度为25～36℃时，本方法制备的高纯度电解银粉优于国标IC-Ag 99.99%要求。     

船用柴油机排气阀的断裂失效分析

对某船柴油机排气阀的断裂原因进行金相分析、扫描电镜分析、金属流线及断口分析和硬度分析,综合分析结果表明,阀体材料符合4Cr9Si2钢化学成分的要求,断裂阀杆表面硬度HRC28,与本材料标准硬度相同。阀杆断裂为疲劳断裂,在断裂过程中伴有腐蚀氧化作用。阀杆断裂过程为阀杆圆柱表面上的氧化皮向基体扩展作用不均匀,首先在阀杆表面形成浅沟形开裂,逐渐发展成较深的裂缝,最终导致阀杆的疲劳断裂。材料的断裂方式为高温腐蚀疲劳,断裂原因为材料的高温腐蚀疲劳性能不满足排气阀高温腐蚀运行工况的要求。     

组合应力作用下含腐蚀缺陷海管安全工作压力评价方法

在较高温度和压力作用下,由于土壤的摩擦阻力,海管会产生很大的轴向压力,以及由侧向屈曲引发的弯矩。因此对含腐蚀缺陷管道安全工作压力的评价,须考虑轴向压应力的影响。对目前工程界的评价方法进行对比分析,在内压和轴向压应力组合作用下,含腐蚀缺陷海管的安全压力评价方法还很不完善,尤其是复杂缺陷,目前的规范还不完全适用。通过对许用应力法安全系数的讨论和分析,基于Von Mises准则和有限元分析,提出了组合应力作用下含腐蚀缺陷海管的安全工作压力评价方法。通过该方法对某运行了近三十年的管道进行了安全工作压力的评估,同时考察了轴向压应力对安全工作压力的影响。此方法对应的轴向压应力限值和安全等级以及安全系数相关,当安全等级低时,其值和DNV-RP-F101规范值基本一致,当安全等级高时,其值比DNV-RP-F101规范值大。     

混凝土耐久性监测传感器的研制及应用

研制了可预埋于混凝土结构中,能够实时监测混凝土中钢筋腐蚀电位、腐蚀速率、氯离子浓度和p H值的耐久性监测传感器,并对传感器的性能进行研究。研究结果表明:在测试的时间范围内,传感器能够较好地反映混凝土中氯离子浓度、p H值、钢筋腐蚀电位和腐蚀速率的变化趋势,可以用于监测混凝土结构的耐久性健康状况。     

船用高强度钢焊接残余应力测量技术研究

本文研究采用纯弯曲梁法对高强度钢X射线弹性常数(XECs)进行了试验测定;研究分析了试件表面电解腐蚀前后以及不同的电解腐蚀深度对残余应力测量结果的影响,分析得到对钢结构表面预处理的操作方法。最后进行了高强度钢平板焊接试板残余应力测量验证试验,并与数据仿真结果进行了比较,试验结果表明：试板焊接残余应力分布与数值仿真结果基本一致;其中有2/3的比对测点的残余应力测量偏差小于±25MPa。     

不同应力状态下钢筋混凝土梁加速腐蚀试验研究*

开展了不同应力状态下钢筋混凝土梁电解液加速腐蚀试验,研究了加速腐蚀试验中通电时间、钢筋腐蚀率和荷载水平等外界条件对试验构件力学性能的影响,分析了钢筋锈蚀过程中梁截面应变变化和锈蚀裂缝产生情况,为进一步开展应力状态下钢筋混凝土梁的研究提供了试验参考。     

采用中间层的高强钢表面CMT 堆焊耐腐蚀铜合金研究

高强钢因长期处在海水强腐蚀环境中,需要在其表面堆焊一层铝青铜耐腐蚀合金层.液态铜合金极易浸润奥氏体晶界,而高强钢基体在焊接过程中不可避免地出现奥氏体相,直接堆焊铜合金极易在基体熔合区生成渗透裂纹.选用堆焊热输入较低、对基体影响较小的CMT焊接方法,通过ER409L铁素体钢焊丝堆焊形成中间层后,再在中间层表面堆焊铜合金以形成复合接头,并研究复合接头的微裂纹情况和耐蚀性能.试验结果表明:与在高强钢表面直接堆焊铜合金的CMT堆焊接头相比,添加了ER409L焊丝钢中间层的CMT堆焊复合接头铜/钢界面裂纹情况明显改善,钢侧渗透裂纹长度由原来的100μm缩短至3μm左右,且耐蚀性也有一定程度提高.     

22MnCrNiMo系泊链钢的盐雾加速腐蚀实验研究

以纯度99.5％的NaC1配制的5％中性溶液为腐蚀加速溶液,对经热处理工艺和3种不同防护涂料保护的22MnCrNiMo系泊链钢进行连续盐雾加速实验,研究了热处理工艺对腐蚀试样表面腐蚀产物、表面形貌及腐蚀率等的影响.结果表明:盐雾加速腐蚀实验结果与电化学测试结果一致,该实验具有较好的加速性和模拟性.系泊链钢经930℃二次...     

一种新型缓蚀剂对混凝土中钢筋的缓蚀作用

利用线性极化法、失重法、极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）等方法,研究了模拟混凝土孔溶液中,一种新型缓蚀剂对钢筋的缓蚀作用和电化学腐蚀行为。结果表明,该缓蚀剂对钢筋具有较好的缓蚀效果;最佳缓蚀剂浓度为2％;该缓蚀剂能有效抑制氯离子对钢筋的腐蚀并对混凝土力学性能无有害影响。其缓蚀作用主要是通过在钢筋表面的竞争吸附形成保护膜从而提高钢筋耐腐蚀性。     

07MnNiCrMoVDR钢在硫化氢溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型

本文通过试验研究07MnNiCrMoVDR钢在硫化氢水溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,根据试验数据,利用神经网络,以介质浓度、载荷频率、应力比作为输入节点,裂纹扩展速率系数C作为输出节点,训练该网络预测不同条件下的裂纹扩展速率.根据由神经网络所预测的数据找出这三个影响因素在裂纹扩展速率系数C中的关系表达式,从而回归出07MnNiCrMoVDR钢在硫化氢水溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型.     

受侵蚀混凝土内硫酸根离子扩散及分布规律试验研究

采用化学分析方法研究了在不同浓度的硫酸钠溶液中长期浸泡腐蚀混凝土中硫酸根离子浓度的分布规律,采用TG—DSC（热重分析-差示扫描量热法）方法研究了混凝土受硫酸盐腐蚀的微观机理。研究表明：混凝土表面硫酸根离子浓度随腐蚀龄期增加而增大,硫酸根离子扩散系数随腐蚀龄期增加而减小。以Fick定律为基础,结合试验结果建立了硫酸钠溶液浸泡条件下的混凝土中硫酸根离子浓度预测模型,提出了混凝土表面硫酸根离子浓度和硫酸根离子在混凝土中的扩散系数计算公式。     

35CrMnSiA高强度螺栓断裂失效分析

采用理化实验对实装实验中断裂的35CrMnSiA高强度螺栓进行了失效分析.结果表明,该型螺栓在实装实验中发生的断裂不同于其在预装中发生的氢脆断裂,符合应力腐蚀断裂的特征.结合螺栓实际受力情况、工作环境综合分析,得出了螺栓在实装实验中发生的断裂属于海洋大气环境造成的应力腐蚀断裂.提出了以更换镀层、提高成品的检测和分选能力来提高螺栓抗延迟断裂能力.     

水泥基迁移型钢筋阻锈涂料性能研究

通过强度、握裹力、干湿冷热循环、抗氯离子渗透、阳极极化试验等方法,研究了水泥基迁移型钢筋阻锈涂料各种性能。结果表明该涂料涂刷于钢筋表面可有效抑制钢筋腐蚀,并能提高握裹力,对混凝土性能无不利影响。     

Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力研究

钛合金因其优良的性能得到广泛应用,其材料的焊接特点及其结构在使用过程中的安全可靠性问题也越来越引起人们的关注,目前钛合金已成为载人深潜器耐压球壳的首选材料.本文首先对Ti80对接焊厚板残余应力进行了数值模拟以及X射线无损检测试验研究,在得到数值模拟结果后将其与试验测量值进行对比,结果吻合较好,即Ti80对接焊厚板表面横向残余拉应力呈现不对称双峰;焊缝中心线上的纵向残余拉应力较大;焊缝处沿板厚方向的内部横向残余应力和垂向残余应力在近上下表面处均为拉应力,且横向残余应力高于垂向残余应力,沿板厚方向均呈现拉应力-压应力-拉应力趋势.然后基于热弹塑性有限元分析方法,对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力进行数值模拟研究,得到赤道焊缝表面残余应力和内部残余应力分布规律.结果显示:Ti80耐压球壳内壳表面有较大的残余拉应力;纵向残余拉应力大于横向残余拉应力;球壳外表面有较大的横向残余压应力,而纵向残余应力为拉应力.     

氨基乙酸在A3钢表面的吸附行为研究

利用极化曲线法和交流阻抗技术研究了NaHCO3溶液中氨基乙酸(GLY)在A3钢表面的吸附行为及其对A3钢腐蚀行为的影响.结果表明:GLY在试样表面形成了多层吸附,且存在脱附过程,其缓蚀机理为"几何覆盖效应",其浓度为100 mg/L时具有较好的缓蚀效果.     

船用高强度钢焊接接头的应力腐蚀敏感性研究

本文采用慢应变速率拉伸试验法研究了两种船用钢12Ni3CrMoV和11Ni5CrMoV的焊接接头在人造海水中的应力腐蚀开裂行为，测定了接头各部位断裂时的应力场强度因子；并结合焊接接头的化学成分，显微组织、断口形貌，以及电化学特性对实验结果进行了讨论。     

某电力推进船舶轴系腐蚀断裂机理分析

为了研究电力推进调查船螺旋桨轴腐蚀断裂的原因,通过低倍试验、化学成分分析、硬度测试、样件力学性能试验等方式验证了取样产品的制造质量,通过腐蚀案例样件的形貌分析发现样件腐蚀具有典型的局部腐蚀特点,并发现样件腐蚀断面存在垢质,通过进一步X射线衍射分析获得垢质主要组成成分,并通过能谱分析检测到垢质中含有腐蚀性元素,检测后将螺旋桨轴腐蚀原因归因为垢下腐蚀。通过不锈钢腐蚀过程分析,讨论加速不锈钢局部腐蚀的多种因素,并对电力推进船舶常见的轴电流加速腐蚀的现象进行讨论,认为杂散电流是电力推进船舶各类腐蚀的重要风险,但存在难以捕捉和测量的困难,需要开展进一步研究。