תודה שביקרתם באתר Nature.com. גרסת הדפדפן בה אתם משתמשים כוללת תמיכה מוגבלת ב-CSS. לחוויית המשתמש הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או לכבות את מצב התאימות ב-Internet Explorer). בינתיים, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, נציג את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
פלדת 20MnTiB היא חומר הברגים בעל חוזק גבוה הנפוץ ביותר עבור גשרי מבני פלדה במדינתי, וביצועיה בעלי חשיבות רבה לתפעול בטוח של גשרים. בהתבסס על חקירת הסביבה האטמוספרית בצ'ונגצ'ינג, מחקר זה תכנן פתרון קורוזיה המדמה את האקלים הלח של צ'ונגצ'ינג, וביצע בדיקות קורוזיה במאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה המדמות את האקלים הלח של צ'ונגצ'ינג. נחקרו השפעות הטמפרטורה, ערך ה-pH וריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה על התנהגות קורוזיה במאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB.
פלדת 20MnTiB היא חומר הברגים בעל חוזק גבוה הנפוץ ביותר עבור גשרי מבני פלדה במדינתי, וביצועיה בעלי חשיבות רבה לתפעול בטוח של גשרים. לי ועמיתיו 1 בדקו את תכונות פלדת 20MnTiB הנפוצה בברגים בעלי חוזק גבוה בדרגה 10.9 בטווח טמפרטורות גבוה של 20~700 ℃, וקיבלו את עקומת המאמץ-מעוות, חוזק הכניעה, חוזק המתיחה, מודול יאנג, מקדם התארכות והתפשטות. ג'אנג ועמיתיו 2, הו ועמיתיו 3, וכו', באמצעות בדיקות הרכב כימי, בדיקות תכונות מכניות, בדיקות מיקרו-מבנה, ניתוח מקרוסקופי ומיקרוסקופי של פני השטח של ההברגה, והתוצאות מראות שהסיבה העיקרית לשבר של ברגים בעלי חוזק גבוה קשורה לפגמי הברגה, והופעת פגמי הברגה. ריכוזי מאמץ גדולים, ריכוזי מאמץ בקצה הסדק ותנאי קורוזיה באוויר הפתוח מובילים כולם לסדיקה בקורוזיית מאמץ.
ברגים בעלי חוזק גבוה לגשרים מפלדה משמשים בדרך כלל למשך זמן רב בסביבה לחה. גורמים כמו לחות גבוהה, טמפרטורה גבוהה, שקיעה וספיגה של חומרים מזיקים בסביבה יכולים בקלות לגרום לקורוזיה של מבני פלדה. קורוזיה יכולה לגרום לאובדן חתך רוחב של ברגים בעלי חוזק גבוה, וכתוצאה מכך לפגמים וסדקים רבים. ופגמים וסדקים אלה ימשיכו להתרחב, ובכך להפחית את חיי הברגים בעלי חוזק גבוה ואף לגרום להם לשבור. עד כה, ישנם מחקרים רבים על השפעת קורוזיה סביבתית על ביצועי קורוזיית המאמץ של חומרים. קטאר ועמיתיו חקרו את התנהגות קורוזיית המאמץ של סגסוגות מגנזיום עם תכולת אלומיניום שונה בסביבות חומציות, בסיסיות וניטרליות באמצעות בדיקת קצב מאמץ איטי (SSRT). עבדל ועמיתיו חקרו את התנהגות הסדיקה האלקטרוכימית וקורוזיית המאמץ של סגסוגת Cu10Ni בתמיסת NaCl 3.5% בנוכחות ריכוזים שונים של יוני גופרתי. אגיון ועמיתיו העריכו את ביצועי הקורוזיה של סגסוגת מגנזיום יצוקה MRI230D בתמיסת NaCl 3.5% באמצעות בדיקת טבילה, בדיקת ריסוס מלח, ניתוח קיטוב פוטנציו-דינמי ו... SSRT. ג'אנג ועמיתיו7 חקרו את התנהגות קורוזיית המאמץ של פלדה מרטנזיטית 9Cr באמצעות SSRT וטכניקות בדיקה אלקטרוכימיות מסורתיות, וקיבלו את השפעת יוני כלוריד על התנהגות הקורוזיה הסטטית של פלדה מרטנזיטית בטמפרטורת החדר. צ'ן ועמיתיו8 חקרו את התנהגות קורוזיית המאמץ ומנגנון הסדיקה של פלדת X70 בתמיסת בוץ ים מדומה המכילה SRB בטמפרטורות שונות באמצעות SSRT. ליו ועמיתיו9 השתמשו ב-SSRT כדי לחקור את השפעת הטמפרטורה וקצב מאמץ המתיחה על עמידות קורוזיית המאמץ במי ים של פלדת אל-חלד אוסטניטית 00Cr21Ni14Mn5Mo2N. התוצאות מראות כי לטמפרטורה בטווח של 35~65℃ אין השפעה משמעותית על התנהגות קורוזיית המאמץ של פלדת אל-חלד. לו ועמיתיו 10 העריכו את הרגישות לשבר מושהה של דגימות עם דרגות חוזק מתיחה שונות באמצעות מבחן שבר מושהה בעומס עצמי ו-SSRT. מוצע לשלוט בחוזק המתיחה של ברגים בעלי חוזק גבוה מפלדת 20MnTiB ופלדת 35VB על 1040-1190MPa. עם זאת, רוב המחקרים הללו משתמשים בעיקרון בתמיסת NaCl פשוטה של ​​3.5% כדי לדמות את הסביבה הקורוזיווית, בעוד שסביבת השימוש בפועל של ברגים בעלי חוזק גבוה מורכבת יותר ויש לה גורמי השפעה רבים, כגון ערך ה-pH של הבורג. אנאניה ואחרים. 11 חקרו את השפעת פרמטרים סביבתיים וחומרים בתווך הקורוזיווי על קורוזיה וסדקים בקורוזיית מאמץ של פלדות אל חלד דופלקס. סונאדה ואחרים. 12 ביצעו בדיקות סדקים בקורוזיית מאמץ בטמפרטורת החדר על פלדת SUS304 בתמיסות מימיות המכילות H2SO4 (0-5.5 קמול/מ"ק) ו-NaCl (0-4.5 קמול/מ"ק). נחקרו גם השפעות H2SO4 ו-NaCl על סוגי הקורוזיה של פלדת SUS304. Merwe ועמיתיו13 השתמשו ב-SSRT כדי לחקור את השפעות כיוון הגלגול, הטמפרטורה, ריכוז CO2/CO, לחץ הגז וזמן הקורוזיה על הרגישות לקורוזיית מאמץ של פלדת כלי לחץ A516. באמצעות תמיסת NS4 כתמיסה לסימולציה של מי תהום, Ibrahim ועמיתיו14 חקרו את השפעת פרמטרים סביבתיים כגון ריכוז יוני ביקרבונט (HCO), pH וטמפרטורה על סדקים בקורוזיית מאמץ של פלדת צינור API-X100 לאחר קילוף הציפוי. Shan ועמיתיו14 חקרו את השפעת פרמטרים סביבתיים כגון ריכוז יוני ביקרבונט (HCO), pH וטמפרטורה על סדקים בקורוזיית מאמץ של פלדת צינור API-X100 לאחר קילוף הציפוי. Shan ועמיתיו14 15 חקרו את חוק השונות של רגישות לסדיקה בקורוזיית מאמץ של פלדת אל-חלד אוסטניטית 00Cr18Ni10 עם טמפרטורה בתנאי טמפרטורה שונים (30~250℃) בתנאי תווך מים שחורים במפעל פחם-למימן מדומה על ידי SSRT. Han ועמיתיו16 אפיינו את רגישות השבירות במימן של דגימות ברגים בעלי חוזק גבוה באמצעות מבחן שבר מושהה בעומס עצמי ו-SSRT. Zhao17 חקרו את השפעות ה-pH, SO42-, Cl-1 על התנהגות קורוזיית המאמץ של סגסוגת GH4080A על ידי SSRT. התוצאות מראות שככל שערך ה-pH נמוך יותר, כך עמידותה לקורוזיית המאמץ של סגסוגת GH4080A גרועה יותר. יש לה רגישות ברורה לקורוזיית מאמץ ל-Cl-1, והיא אינה רגישה לתוך יוני SO42- בטמפרטורת החדר. עם זאת, ישנם מעט מחקרים על השפעת קורוזיה סביבתית על ברגים בעלי חוזק גבוה מפלדת 20MnTiB.
על מנת לברר את הסיבות לכשל של ברגים בעלי חוזק גבוה המשמשים בגשרים, המחבר ביצע סדרה של מחקרים. נבחרו דגימות של ברגים בעלי חוזק גבוה, והסיבות לכשל של דגימות אלו נדונו מנקודות מבט של הרכב כימי, מורפולוגיה מיקרוסקופית של שברים, מבנה מטלוגרפי וניתוח תכונות מכניות19, 20. בהתבסס על חקירת הסביבה האטמוספרית בצ'ונגצ'ינג בשנים האחרונות, תוכננה תוכנית קורוזיה המדמה את האקלים הלח של צ'ונגצ'ינג. בוצעו ניסויי קורוזיה במאמץ, ניסויי קורוזיה אלקטרוכימיים וניסויי עייפות קורוזיה של ברגים בעלי חוזק גבוה באקלים לח מדומה בצ'ונגצ'ינג. במחקר זה, נחקרו השפעות הטמפרטורה, ערך ה-pH וריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה על התנהגות קורוזיה במאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB באמצעות בדיקות תכונות מכניות, ניתוח מקרוסקופי ומיקרוסקופי של שברים, ותוצרי קורוזיה מפני השטח.
צ'ונגצ'ינג ממוקמת בדרום מערב סין, בחלקו העליון של נהר היאנגצה, ויש בה אקלים מונסון סובטרופי לח. הטמפרטורה השנתית הממוצעת היא 16-18 מעלות צלזיוס, הלחות היחסית השנתית הממוצעת היא בעיקר 70-80%, שעות השמש השנתיות הן 1000-1400 שעות, ואחוז השמש הוא רק 25-35%.
על פי דיווחים הקשורים לאור השמש ולטמפרטורת הסביבה בצ'ונגצ'ינג בין השנים 2015 ל-2018, הטמפרטורה היומית הממוצעת בצ'ונגצ'ינג היא נמוכה עד 17 מעלות צלזיוס וגבוהה עד 23 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה הגבוהה ביותר על גוף הגשר של גשר צ'אוטיאנמן בצ'ונגצ'ינג יכולה להגיע ל-50 מעלות צלזיוס21,22. לכן, רמות הטמפרטורה לבדיקת קורוזיית המאמץ נקבעו על 25 מעלות צלזיוס ו-50 מעלות צלזיוס.
ערך ה-pH של תמיסת הקורוזיה המדומה קובע ישירות את כמות ה-H+, אך אין פירוש הדבר שככל שערך ה-pH נמוך יותר, כך מתרחשת קורוזיה קלה יותר. השפעת ה-pH על התוצאות תשתנה עבור חומרים ותמיסות שונות. על מנת לחקור טוב יותר את השפעת תמיסת הקורוזיה המדומה על ביצועי קורוזיית המאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה, ערכי ה-pH של ניסויי קורוזיית המאמץ נקבעו ל-3.5, 5.5 ו-7.5 בשילוב עם מחקר ספרותי23 וטווח ה-pH של מי הגשם השנתיים בצ'ונגצ'ינג בין השנים 2010 ל-2018.
ככל שריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה גבוה יותר, כך תכולת היונים בתמיסת הקורוזיה המדומה גבוהה יותר, וההשפעה על תכונות החומר גדולה יותר. על מנת לחקור את השפעת ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה על קורוזיית המאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה, בוצע מבחן קורוזיה מואץ מלאכותי במעבדה, וריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה נקבע לרמה 4 ללא קורוזיה, שהיו ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורי (1×), ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורי (20×) וריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורי (200×) של 200.
הסביבה עם טמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, ערך pH של 5.5 וריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית היא הקרובה ביותר לתנאי השימוש בפועל של ברגים בעלי חוזק גבוה לגשרים. עם זאת, על מנת להאיץ את תהליך בדיקת הקורוזיה, נקבעו תנאי ניסוי עם טמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, pH של 5.5 וריכוז של 200 פעמים תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית כקבוצת בקרה. כאשר נחקרו השפעות הטמפרטורה, הריכוז או ערך ה-pH של תמיסת הקורוזיה המדומה על ביצועי קורוזיית המאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה, גורמים אחרים נותרו ללא שינוי, אשר שימשו כרמת הניסוי של קבוצת הבקרה.
על פי תדרוך איכות הסביבה האטמוספירית לשנים 2010-2018 שפורסם על ידי הלשכה העירונית לאקולוגיה וסביבה של צ'ונגצ'ינג, ובהתייחס למרכיבי המשקעים שדווחו ב-Zhang24 ובספרות אחרת שדווחה בצ'ונגצ'ינג, תוכננה תמיסת קורוזיה מדומה המבוססת על הגדלת ריכוז ה-SO42-. הרכב המשקעים באזור העירוני הראשי של צ'ונגצ'ינג בשנת 2017. הרכב תמיסת הקורוזיה המדומה מוצג בטבלה 1:
תמיסת הקורוזיה המדומה הוכנה בשיטת איזון ריכוז יונים כימי באמצעות ריאגנטים אנליטיים ומים מזוקקים. ערך ה-pH של תמיסת הקורוזיה המדומה הותאם באמצעות מד pH מדויק, תמיסת חומצה חנקתית ותמיסת נתרן הידרוקסיד.
על מנת לדמות את האקלים הלח בצ'ונגצ'ינג, בודק ריסוס המלח שונה ועוצב במיוחד25. כפי שמוצג באיור 1, לציוד הניסויי שתי מערכות: מערכת ריסוס מלח ומערכת תאורה. מערכת ריסוס המלח היא הפונקציה העיקרית של הציוד הניסויי, המורכבת מחלק בקרה, חלק ריסוס וחלק אינדוקציה. תפקידו של חלק הריסוס הוא לשאוב את ערפל המלח לתא הבדיקה דרך מדחס האוויר. חלק האינדוקציה מורכב מאלמנטים למדידת טמפרטורה, אשר חשים את הטמפרטורה בתא הבדיקה. חלק הבקרה מורכב ממיקרו-מחשב, המחבר את חלק הריסוס וחלק האינדוקציה כדי לשלוט על כל תהליך הניסוי. מערכת התאורה מותקנת בתא בדיקת ריסוס מלח כדי לדמות אור שמש. מערכת התאורה מורכבת מנורות אינפרא אדום ובקר זמן. במקביל, חיישן טמפרטורה מותקן בתא בדיקת ריסוס המלח כדי לנטר את הטמפרטורה סביב הדגימה בזמן אמת.
דגימות קורוזיית מאמץ תחת עומס קבוע עובדו בהתאם לתקן NACETM0177-2005 (בדיקות מעבדה של סדקי מאמץ גופריתיים ועמידות בפני סדקי קורוזיה של מתכות בסביבת H2S). דגימות קורוזיית המאמץ נוקו תחילה עם אצטון וניקוי מכני אולטרסאונד כדי להסיר שאריות שמן, לאחר מכן מיובשות באלכוהול ויובשות בתנור. לאחר מכן, הדגימות הנקיות הוכנסו לתא הבדיקה של מכשיר בדיקת ריסוס מלח כדי לדמות את מצב הקורוזיה בסביבת האקלים הלחה של צ'ונגצ'ינג. בהתאם לתקן NACETM0177-2005 ולתקן בדיקת ריסוס מלח GB/T 10,125-2012, זמן בדיקת קורוזיית המאמץ בעומס קבוע במחקר זה נקבע באופן אחיד כ-168 שעות. בדיקות מתיחה בוצעו על דגימות הקורוזיה בתנאי קורוזיה שונים במכונת בדיקת מתיחה אוניברסלית MTS-810, ונותחו התכונות המכניות שלהן ומורפולוגיית קורוזיית השברים שלהן.
איור 1 מציג את המקרו-מורפולוגיה והמיקרו-מורפולוגיה של קורוזיה פני השטח של דגימות קורוזיית מאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה בתנאי קורוזיה שונים. 2 ו-3 בהתאמה.
מורפולוגיה מקרוסקופית של דגימות קורוזיה במאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB תחת סביבות קורוזיה מדומות שונות: (א) ללא קורוזיה; (ב) פעם אחת; (ג) 20 ×; (ד) 200 ×; (ה) pH3.5; (ו) pH 7.5; (ז) 50°C.
מיקרומורפולוגיה של תוצרי קורוזיה של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB בסביבות קורוזיה מדומות שונות (100×): (א) פעם אחת; (ב) 20×; (ג) 200×; (ד) pH3.5; (ה) pH7.5; (ו) 50°C.
ניתן לראות באיור 2א' כי פני השטח של דגימת הבורג בעל החוזק הגבוה והלא-קורוזיבי מציגים ברק מתכתי בהיר ללא קורוזיה גלויה. עם זאת, בתנאי תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית (איור 2ב'), פני השטח של הדגימה היו מכוסים חלקית בתוצרי קורוזיה בגווני חום-אדום, וחלק מהאזורים על פני השטח עדיין הראו ברק מתכתי ברור, דבר המצביע על כך שרק חלק מהאזורים על פני השטח של הדגימה היו מעט קורוזיביים, ולתמיסת הקורוזיה המדומה לא הייתה השפעה על פני השטח של הדגימה. לתכונות החומר יש השפעה מועטה. עם זאת, בתנאי ריכוז תמיסת קורוזיה מדומה של ×20 (איור 2c), פני השטח של דגימת הבורג בעלת החוזק הגבוה כוסו לחלוטין על ידי כמות גדולה של תוצרי קורוזיה חומים וכמות קטנה של תוצר קורוזיה חום-אדום. לא נמצא ברק מתכתי ברור, והייתה כמות קטנה של תוצר קורוזיה חום-שחור ליד פני השטח של המצע. ובתנאי ריכוז תמיסת קורוזיה מדומה של ×200 (איור 2d), פני השטח של הדגימה מכוסים לחלוטין על ידי תוצרי קורוזיה חומים, ותוצרי קורוזיה חומים-שחורים מופיעים באזורים מסוימים.
כאשר ה-pH ירד ל-3.5 (איור 2e), תוצרי הקורוזיה בצבע חום בהיר היו הכי הרבה על פני השטח של הדגימות, וחלק מתוצרי הקורוזיה התקלפו.
איור 2g מראה שככל שהטמפרטורה עולה ל-50 מעלות צלזיוס, תכולת תוצרי הקורוזיה החומים-אדומים על פני הדגימה יורדת בחדות, בעוד שתוצרי הקורוזיה החומים-הבוהקים מכסים את פני הדגימה בשטח גדול. שכבת תוצר הקורוזיה יחסית רופפת, וחלק מהתוצרים החומים-שחורים מתקלפים.
כפי שמוצג באיור 3, תחת סביבות קורוזיה שונות, תוצרי הקורוזיה על פני השטח של דגימות קורוזיית מאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB מתפרקים באופן ברור, ועובי שכבת הקורוזיה עולה עם עליית ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה. בתנאי תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית (איור 3א), ניתן לחלק את תוצרי הקורוזיה על פני השטח של הדגימה לשתי שכבות: השכבה החיצונית ביותר של תוצרי קורוזיה מפוזרת באופן שווה, אך מופיעים מספר רב של סדקים; השכבה הפנימית היא צביר רופף של תוצרי קורוזיה. בתנאי ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית בגודל 20x (איור 3ב), ניתן לחלק את שכבת הקורוזיה על פני השטח של הדגימה לשלוש שכבות: השכבה החיצונית ביותר מורכבת בעיקר מתוצרי קורוזיה בצביר מפוזרים, שהם רופפים ונקבוביים, ואין להם ביצועי הגנה טובים; השכבה האמצעית היא שכבת תוצר קורוזיה אחידה, אך ישנם סדקים ברורים, ויוני הקורוזיה יכולים לעבור דרך הסדקים ולשחוק את המצע; השכבה הפנימית היא שכבת תוצר קורוזיה צפופה ללא סדקים ברורים, בעלת השפעה מגנה טובה על המצע. בתנאי ריכוז תמיסת קורוזיה מדומה מקורי של ×200 (איור 3ג), ניתן לחלק את שכבת הקורוזיה על פני השטח של הדגימה לשלוש שכבות: השכבה החיצונית היא שכבת תוצר קורוזיה דקה ואחידה; השכבה האמצעית היא בעיקר קורוזיה בצורת עלי כותרת ופתיתים. השכבה הפנימית היא שכבת תוצר קורוזיה צפופה ללא סדקים וחורים ברורים, בעלת השפעה מגנה טובה על המצע.
ניתן לראות באיור 3d שבסביבת קורוזיה מדומה של pH 3.5, ישנו מספר רב של תוצרי קורוזיה פלוקולנטיים או דמויי מחט על פני השטח של דגימת הבורג בעל חוזק גבוה 20MnTiB. משערים שתוצרי קורוזיה אלה הם בעיקר γ-FeOOH וכמות קטנה של α-FeOOH השזורים זה בזה 26, ובשכבת הקורוזיה יש סדקים ברורים.
ניתן לראות באיור 3f שכאשר הטמפרטורה עלתה ל-50 מעלות צלזיוס, לא נמצאה שכבת חלודה פנימית צפופה ונראית לעין במבנה שכבת הקורוזיה, דבר המצביע על כך שהיו פערים בין שכבות הקורוזיה ב-50 מעלות צלזיוס, מה שגרם למצע לא להיות מכוסה לחלוטין על ידי תוצרי קורוזיה. מספק הגנה מפני נטייה מוגברת לקורוזיה של המצע.
התכונות המכניות של ברגים בעלי חוזק גבוה תחת קורוזיה עקב עומס קבוע בסביבות קורוזיביות שונות מוצגות בטבלה 2:
ניתן לראות מטבלה 2 כי התכונות המכניות של דגימות הברגים בעלות חוזק גבוה 20MnTiB עדיין עומדות בדרישות התקן לאחר בדיקת קורוזיה מואצת במחזור יבש-רטוב בסביבות קורוזיה מדומות שונות, אך יש נזק מסוים בהשוואה לדגימות שאינן קורוזיביות. בריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית, התכונות המכניות של הדגימה לא השתנו באופן משמעותי, אך בריכוז של ×20 או ×200 של התמיסה המדומה, התארכות הדגימה ירדה משמעותית. התכונות המכניות דומות בריכוזים של תמיסות קורוזיה מדומות מקוריות של ×20 ו- ×200. כאשר ערך ה-pH של תמיסת הקורוזיה המדומה ירד ל-3.5, חוזק המתיחה וההתארכות של הדגימות ירדו משמעותית. כאשר הטמפרטורה עולה ל-50°C, חוזק המתיחה וההתארכות יורדים משמעותית, וקצב הצטמקות השטח קרוב מאוד לערך הסטנדרטי.
מורפולוגיות השבר של דגימות קורוזיית מאמץ של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB בסביבות קורוזיה שונות מוצגות באיור 4, והן המקרו-מורפולוגיה של השבר, אזור הסיבים במרכז השבר, השפה המיקרו-מורפולוגית של ממשק הגזירה ופני השטח של הדגימה.
מורפולוגיות שבר מקרוסקופיות ומיקרוסקופיות של דגימות ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB בסביבות קורוזיה מדומות שונות (500×): (א) ללא קורוזיה; (ב) פעם אחת; (ג) 20×; (ד) 200×; (ה) pH3.5; (ו) pH7.5; (ז) 50°C.
ניתן לראות באיור 4 כי השבר של דגימת קורוזיית מאמץ של בורג בעל חוזק גבוה 20MnTiB תחת סביבות קורוזיה מדומות שונות מציג שבר כוס-חרוט טיפוסי. בהשוואה לדגימה שאינה קורוזיבית (איור 4א), האזור המרכזי של סדק שטח הסיבים קטן יחסית, ושטח שפת הגזירה גדול יותר. ממצא זה מראה כי התכונות המכניות של החומר ניזוקו משמעותית לאחר הקורוזיה. עם עליית ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה, הבורות באזור הסיבים במרכז השבר גדלו, ונוצרו תפרי קרעים ברורים. כאשר הריכוז עלה פי 20 מזה של תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית, הופיעו בורות קורוזיה ברורים בממשק שבין קצה שפת הגזירה לפני השטח של הדגימה, והיו הרבה תוצרי קורוזיה על פני השטח של הדגימה.
מאיור 3d ניתן להסיק כי ישנם סדקים ברורים בשכבת הקורוזיה על פני השטח של הדגימה, שאין להם השפעה מגנה טובה על המטריצה. בתמיסת הקורוזיה המדומה של pH 3.5 (איור 4e), פני השטח של הדגימה חלודים קשות, ושטח הסיבים המרכזיים קטן באופן ברור. , ישנו מספר רב של תפרי קרעים לא סדירים במרכז אזור הסיבים. עם עליית ערך ה-pH של תמיסת הקורוזיה המדומה, אזור הקרע באזור הסיבים במרכז השבר פוחת, הבור פוחת בהדרגה, ועומק הבור גם הוא פוחת בהדרגה.
כאשר הטמפרטורה עלתה ל-50 מעלות צלזיוס (איור 4 גרם), שטח שפת הגזירה של שבר הדגימה היה הגדול ביותר, הבורות באזור הסיבים המרכזי גדלו משמעותית, וגם עומק הבורות גדל, והממשק בין קצה שפת הגזירה למשטח הדגימה גדל. תוצרי קורוזיה ובורות גדלו, מה שאישר את מגמת ההעמקה של קורוזיית המצע המשתקפת באיור 3 ו.
ערך ה-pH של תמיסת הקורוזיה יגרום נזק מסוים לתכונות המכניות של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB, אך ההשפעה אינה משמעותית. בתמיסת הקורוזיה של pH 3.5, מספר רב של תוצרי קורוזיה פלוקולנטיים או דמויי מחט מפוזרים על פני הדגימה, ולשכבת הקורוזיה יש סדקים ברורים, שאינם יכולים ליצור הגנה טובה למצע. וישנם בורות קורוזיה ברורים ומספר רב של תוצרי קורוזיה במורפולוגיה המיקרוסקופית של שבר הדגימה. זה מראה שיכולת הדגימה להתנגד לעיוות על ידי כוח חיצוני מצטמצמת משמעותית בסביבה חומצית, ומידת הנטייה של החומר לקורוזיית מאמץ עולה משמעותית.
לתמיסת הקורוזיה המדומה המקורית הייתה השפעה מועטה על התכונות המכניות של דגימות הברגים בעלי החוזק הגבוה, אך ככל שריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה גדל פי 20 מזה של תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית, התכונות המכניות של הדגימות ניזוקו באופן משמעותי, והייתה קורוזיה ברורה במיקרו-מבנה השבר, בורות, סדקים משניים והרבה תוצרי קורוזיה. כאשר ריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה הוגדל מפי 20 לפי 200 מריכוז תמיסת הקורוזיה המדומה המקורית, השפעת ריכוז תמיסת הקורוזיה על התכונות המכניות של החומר נחלשה.
כאשר טמפרטורת הקורוזיה המדומה היא 25 מעלות צלזיוס, חוזק הכניעה וחוזק המתיחה של דגימות הברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB אינם משתנים הרבה בהשוואה לדגימות שלא עברו קורוזיה. עם זאת, תחת טמפרטורת סביבת הקורוזיה המדומה של 50 מעלות צלזיוס, חוזק המתיחה וההתארכות של הדגימה ירדו משמעותית, קצב הצטמקות החתך היה קרוב לערך הסטנדרטי, שפת הגזירה של השבר הייתה הגדולה ביותר, והיו גומות חן באזור הסיבים המרכזי. עלייה משמעותית, עומק הבורות גדל, תוצרי הקורוזיה ובורות הקורוזיה גדלו. זה מראה שלסביבת הקורוזיה הסינרגטית בטמפרטורה יש השפעה רבה על התכונות המכניות של ברגים בעלי חוזק גבוה, דבר שאינו ברור בטמפרטורת החדר, אך משמעותי יותר כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-50 מעלות צלזיוס.
לאחר בדיקת קורוזיה מואצת בתוך מבנים, אשר הדמית את הסביבה האטמוספרית בצ'ונגצ'ינג, חוזק המתיחה, חוזק הכניעה, ההתארכות ופרמטרים אחרים של ברגים בעלי חוזק גבוה 20MnTiB פחתו, ונגרם נזק ברור ממאמץ. מכיוון שהחומר נמצא תחת לחץ, תהיה תופעת האצת קורוזיה מקומית משמעותית. ובשל ההשפעה המשולבת של ריכוז המאמץ ובורות הקורוזיה, קל לגרום נזק פלסטי ברור לברגים בעלי חוזק גבוה, להפחית את היכולת להתנגד לעיוות על ידי כוחות חיצוניים, ולהגביר את הנטייה לקורוזיית מאמץ.
לי, ג'., לי, מ'., יין, י'. וג'יאנג, ס'. מחקר ניסיוני על תכונות של ברגים בעלי חוזק גבוה העשויים מפלדת 20MnTiB בטמפרטורה גבוהה. jaw. הנדסה אזרחית. J. 34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. ניתוח כשל שברים של ברגים בעלי חוזק גבוה מפלדת 20MnTiB למסילות. טיפול בחום. Metal. 42, 185–188 (2017).
קטאר, ר. ואלטון, ה. התנהגות סדקים עקב קורוזיית מאמץ של סגסוגות Mg-Al-Zn בתנאי pH שונים בשיטת SSRT. Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
נאזר, AA ואחרים. השפעות גליצין על התנהגות סדקים אלקטרוכימיים וקורוזיית מאמץ של סגסוגת Cu10Ni בתמיסת מלח מזוהמת בסולפיד. הנדסת תעשייה. מאגר כימי. 50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. תכונות קורוזיה של סגסוגת מגנזיום יצוקה MRI230D בתמיסת NaCl רוויה ב-Mg(OH)2 3.5%. alma mater.character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS השפעת יוני כלוריד על התנהגות סטטית וקורוזיה מאמצת של פלדה מרטנזיטית 9Cr. surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. השפעה סינרגטית של SRB וטמפרטורה על סדקים קורוזיביים של פלדת X70 בתמיסת בוץ ים מלאכותי. J. Chin. Socialist Party.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. התנהגות קורוזיה במאמץ של פלדת אל-חלד 00Cr21Ni14Mn5Mo2N במי ים. פיזיקה. לקחת מבחן. מבחן. 36, 1-5 (2018).
Lu, C. מחקר שברים מושהה של ברגים בעלי חוזק גבוה בגשרים.jaw.Academic school.rail.science.2, 10369 (2019).
אנאניה, ב. סדקים בקורוזיית מאמץ של פלדות אל חלד דופלקס בתמיסות קאוסטיות. עבודת דוקטורט, אטלנטה, ג'ורג'יה, ארה"ב: המכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה 137–8 (2008)
סונדה, ש., מסנורי, ק., קזוהיקו, מ. וסוגימוטו, ק. השפעות ריכוזי H2SO4 ו-naci על סדקים כתוצאה מקורוזיית מאמץ של פלדת אל-חלד SUS304 בתמיסה מימית של H2SO4-NaCl. alma mater.trans.47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD השפעת הסביבה והחומרים על סדקים קורוזיביים של פלדה בתמיסת H2O/CO/CO2. אינטר מילאן. י. קורוס. 2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. & Akram A. השפעות ביקרבונט, טמפרטורה ו-pH על פסיבציה של פלדת צינור API-X100 בתמיסת מי תהום מדומה. בתוך IPC 2014-33180.
שאן, ג'., צ'י, ל'., סונג, ש'., הואנג, ש'. וקוו, ד'. השפעת הטמפרטורה על רגישות לסדיקה עקב קורוזיה במאמץ של פלדת אל-חלד אוסטניטית. coro.be opposed to. Technology.18, 42–44 (2018).
Han, S. התנהגות שבר מושהית הנגרמת על ידי מימן של מספר פלדות מחברים בעלות חוזק גבוה (אוניברסיטת קונמינג למדע וטכנולוגיה, 2014).
ז'או, ב., ג'אנג, ק. וג'אנג, מ. מנגנון קורוזיה של מאמץ בסגסוגת GH4080A עבור מחברים. cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).