Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझरच्या आवृत्तीमध्ये CSS साठी मर्यादित समर्थन आहे. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमधील कंपॅटिबिलिटी मोड बंद करा). यादरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही ही साइट स्टाईल्स आणि जावास्क्रिप्टशिवाय प्रदर्शित करू.
माझ्या देशात स्टील स्ट्रक्चर पुलांसाठी 20MnTiB स्टील हे सर्वाधिक वापरले जाणारे उच्च-शक्ती बोल्ट मटेरियल आहे आणि पुलांच्या सुरक्षित संचालनासाठी त्याची कामगिरी अत्यंत महत्त्वाची आहे. चोंगकिंगमधील वातावरणीय परिस्थितीच्या तपासणीवर आधारित, या अभ्यासात चोंगकिंगच्या दमट हवामानाचे अनुकरण करणारे एक क्षरण द्रावण तयार करण्यात आले आणि चोंगकिंगच्या दमट हवामानाचे अनुकरण करून उच्च-शक्ती बोल्ट्सच्या ताण क्षरण चाचण्या घेण्यात आल्या. 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट्सच्या ताण क्षरण वर्तनावर तापमान, pH मूल्य आणि अनुकरित क्षरण द्रावणाच्या सांद्रतेच्या परिणामांचा अभ्यास करण्यात आला.
माझ्या देशात स्टील स्ट्रक्चर पुलांसाठी 20MnTiB स्टील हे सर्वाधिक वापरले जाणारे उच्च-शक्ती बोल्ट मटेरियल आहे आणि पुलांच्या सुरक्षित संचालनासाठी त्याची कामगिरी अत्यंत महत्त्वाची आहे. ली आणि इतरांनी (१) ग्रेड १०.९ च्या उच्च-शक्ती बोल्टमध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या 20MnTiB स्टीलच्या गुणधर्मांची २०~७०० ℃ या उच्च तापमान श्रेणीत चाचणी केली आणि ताण-विकृती वक्र, उत्पन्न शक्ती, तन्य शक्ती, यंगचा मापांक, आणि प्रसरण व विस्तार गुणांक मिळवले. झांग आणि इतरांनी (२), हू आणि इतरांनी (३), इत्यादींनी रासायनिक रचना चाचणी, यांत्रिक गुणधर्म चाचणी, सूक्ष्म-संरचना चाचणी, थ्रेडच्या पृष्ठभागाचे स्थूल आणि सूक्ष्म विश्लेषण यांद्वारे असे दिसून आले आहे की उच्च-शक्ती बोल्ट तुटण्याचे मुख्य कारण थ्रेडमधील दोषांशी संबंधित आहे आणि थ्रेडमधील दोषांमुळे निर्माण होणारे मोठे ताण केंद्रीकरण, क्रॅकच्या टोकावरील ताण केंद्रीकरण आणि उघड्या हवेतील गंजण्याची परिस्थिती या सर्वांमुळे ताण-गंज क्रॅकिंग होते.
स्टीलच्या पुलांसाठीचे उच्च-शक्तीचे बोल्ट सामान्यतः दमट वातावरणात दीर्घकाळासाठी वापरले जातात. उच्च आर्द्रता, उच्च तापमान आणि वातावरणातील हानिकारक पदार्थांचे अवसादन व शोषण यांसारख्या घटकांमुळे स्टीलच्या संरचनांचे सहजपणे क्षरण होऊ शकते. क्षरणामुळे उच्च-शक्तीच्या बोल्टच्या आडव्या छेदाची हानी होऊ शकते, ज्यामुळे असंख्य दोष आणि भेगा निर्माण होतात. आणि हे दोष व भेगा सतत वाढत जातात, ज्यामुळे उच्च-शक्तीच्या बोल्टचे आयुष्य कमी होते आणि ते तुटण्याचीही शक्यता असते. आतापर्यंत, पदार्थांच्या ताण क्षरण कामगिरीवर पर्यावरणीय क्षरणाच्या परिणामावर अनेक अभ्यास झाले आहेत. कॅटर आणि इतरांनी⁴ मंद ताण दर चाचणी (SSRT) द्वारे आम्लधर्मी, अल्कधर्मी आणि उदासीन वातावरणात वेगवेगळ्या ॲल्युमिनियम सामग्री असलेल्या मॅग्नेशियम मिश्रधातूंच्या ताण क्षरण वर्तनाचा अभ्यास केला. अब्देल आणि इतरांनी⁵ सल्फाइड आयनांच्या वेगवेगळ्या सांद्रतेच्या उपस्थितीत ३.५% NaCl द्रावणात Cu10Ni मिश्रधातूच्या विद्युत रासायनिक आणि ताण क्षरण भेगा पडण्याच्या वर्तनाचा अभ्यास केला. अघिओन आणि इतरांनी⁶ ३.५% NaCl द्रावणात बुडवून डाय-कास्ट मॅग्नेशियम मिश्रधातू MRI230D च्या क्षरण कामगिरीचे मूल्यांकन केले. चाचणी, सॉल्ट स्प्रे चाचणी, पोटेंशियोडायनॅमिक पोलरायझेशन विश्लेषण आणि SSRT. झांग आणि इतरांनी 7 SSRT आणि पारंपारिक इलेक्ट्रोकेमिकल चाचणी तंत्रांचा वापर करून 9Cr मार्टेन्सिटिक स्टीलच्या स्ट्रेस कॉरोझन वर्तनाचा अभ्यास केला आणि खोलीच्या तापमानावर मार्टेन्सिटिक स्टीलच्या स्थिर गंज वर्तनावर क्लोराईड आयनचा प्रभाव मिळवला. चेन आणि इतरांनी 8 SSRT द्वारे वेगवेगळ्या तापमानावर SRB असलेल्या सिम्युलेटेड सी मड सोल्युशनमध्ये X70 स्टीलच्या स्ट्रेस कॉरोझन वर्तन आणि क्रॅकिंग मेकॅनिझमचा तपास केला. लिऊ आणि इतरांनी 9 00Cr21Ni14Mn5Mo2N ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलच्या समुद्राच्या पाण्यातील स्ट्रेस कॉरोझन रेझिस्टन्सवर तापमान आणि टेन्साइल स्ट्रेन रेटच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी SSRT चा वापर केला. परिणाम दर्शवतात की 35~65℃ च्या श्रेणीतील तापमानाचा स्टेनलेस स्टीलच्या स्ट्रेस कॉरोझन वर्तनावर कोणताही महत्त्वपूर्ण परिणाम होत नाही. लू आणि इतरांनी १० ने डेड लोड डिलेड फ्रॅक्चर टेस्ट आणि एसएसआरटी (SSRT) द्वारे वेगवेगळ्या टेन्साइल स्ट्रेंथ ग्रेडच्या नमुन्यांच्या विलंबित फ्रॅक्चर संवेदनशीलतेचे मूल्यांकन केले. असे सुचवले आहे की २०MnTiB स्टील आणि ३५VB स्टीलच्या उच्च-शक्तीच्या बोल्टची टेन्साइल स्ट्रेंथ १०४०-११९० MPa वर नियंत्रित केली पाहिजे. तथापि, यापैकी बहुतेक अभ्यासांमध्ये क्षरणकारी वातावरणाचे अनुकरण करण्यासाठी मूलतः साध्या ३.५% NaCl द्रावणाचा वापर केला जातो, तर उच्च-शक्तीच्या बोल्टचे प्रत्यक्ष वापराचे वातावरण अधिक गुंतागुंतीचे असते आणि त्यावर बोल्टच्या pH मूल्यासारखे अनेक प्रभाव टाकणारे घटक असतात. अनन्या आणि इतर ११ यांनी क्षरणकारी माध्यमातील पर्यावरणीय मापदंड आणि सामग्रीचा ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलच्या क्षरण आणि स्ट्रेस कॉरोशन क्रॅकिंगवरील परिणामाचा अभ्यास केला. सुनादा आणि इतर. १२ ने H2SO4 (०-५.५ kmol/m-3) आणि NaCl (०-४.५ kmol/m-3) असलेल्या जलीय द्रावणांमध्ये SUS304 स्टीलवर खोलीच्या तापमानावर ताण क्षरण क्रॅकिंग चाचण्या केल्या. SUS304 स्टीलच्या क्षरणाच्या प्रकारांवर H2SO4 आणि NaCl च्या परिणामांचा देखील अभ्यास करण्यात आला. मेर्वे आणि इतर १३ यांनी A516 प्रेशर वेसल स्टीलच्या ताण क्षरण संवेदनशीलतेवर रोलिंग दिशा, तापमान, CO2/CO सांद्रता, वायू दाब आणि क्षरण वेळ यांच्या परिणामांचा अभ्यास करण्यासाठी SSRT चा वापर केला. भूजल अनुकरण द्रावण म्हणून NS4 द्रावणाचा वापर करून, इब्राहिम आणि इतर १४ यांनी कोटिंग काढल्यानंतर API-X100 पाइपलाइन स्टीलच्या ताण क्षरण क्रॅकिंगवर बायकार्बोनेट आयन (HCO) सांद्रता, pH आणि तापमान यांसारख्या पर्यावरणीय मापदंडांच्या परिणामाची तपासणी केली. शान आणि इतर. १५ ने SSRT वापरून, अनुकरित कोळसा-ते-हायड्रोजन संयंत्रातील ब्लॅक वॉटर माध्यमाच्या परिस्थितीत, वेगवेगळ्या तापमान परिस्थितीत (३०~२५०℃) ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील 00Cr18Ni10 च्या स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग संवेदनशीलतेच्या तापमानानुसार होणाऱ्या बदलाच्या नियमाचा अभ्यास केला. हान आणि इतरांनी १६ डेड-लोड डिलेड फ्रॅक्चर टेस्ट आणि SSRT वापरून उच्च-शक्तीच्या बोल्ट नमुन्यांच्या हायड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट संवेदनशीलतेचे वैशिष्ट्यीकरण केले. झाओ १७ ने SSRT वापरून GH4080A मिश्रधातूच्या स्ट्रेस कॉरोझन वर्तनावर pH, SO42-, Cl-1 च्या परिणामांचा अभ्यास केला. निकालांवरून असे दिसून येते की, pH मूल्य जितके कमी असेल, तितका GH4080A मिश्रधातूचा स्ट्रेस कॉरोझन प्रतिकार कमी असतो. यात Cl-1 साठी स्पष्ट स्ट्रेस कॉरोझन संवेदनशीलता आहे, आणि सामान्य तापमानात SO42- आयनिक माध्यमासाठी ते संवेदनशील नाही. तथापि, 20MnTiB स्टीलच्या उच्च-शक्तीच्या बोल्टवर पर्यावरणीय गंजण्याच्या परिणामावर फार कमी अभ्यास झाले आहेत.
पुलांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सच्या अपयशाची कारणे शोधण्यासाठी, लेखकाने अभ्यासांची एक मालिका केली आहे. उच्च-शक्तीच्या बोल्टचे नमुने निवडले गेले आणि या नमुन्यांच्या अपयशाच्या कारणांवर रासायनिक रचना, फ्रॅक्चर सूक्ष्मदर्शीय आकारविज्ञान, धातुरचनाशास्त्रीय संरचना आणि यांत्रिक गुणधर्म विश्लेषणाच्या दृष्टिकोनातून चर्चा केली गेली¹⁹,²⁰. अलिकडच्या वर्षांत चोंगकिंगमधील वातावरणीय परिस्थितीच्या तपासणीवर आधारित, चोंगकिंगच्या दमट हवामानाचे अनुकरण करणारी एक क्षरण योजना तयार केली आहे. चोंगकिंगच्या अनुकरित दमट हवामानात उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सवर ताण क्षरण प्रयोग, विद्युत रासायनिक क्षरण प्रयोग आणि क्षरण थकवा प्रयोग केले गेले. या अभ्यासात, यांत्रिक गुणधर्म चाचण्या, फ्रॅक्चर स्थूल आणि सूक्ष्मदर्शीय विश्लेषण आणि पृष्ठभागावरील क्षरण उत्पादनांद्वारे २०MnTiB उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सच्या ताण क्षरण वर्तनावर तापमान, pH मूल्य आणि अनुकरित क्षरण द्रावणाच्या एकाग्रतेच्या परिणामांचा तपास केला गेला.
चोंगकिंग हे चीनच्या नैऋत्य भागात, यांगत्झे नदीच्या वरच्या भागात वसलेले आहे आणि येथील हवामान दमट उपोष्णकटिबंधीय मान्सून प्रकारचे आहे. वार्षिक सरासरी तापमान १६-१८°C, वार्षिक सरासरी सापेक्ष आर्द्रता बहुतेक वेळा ७०-८०% असते, वार्षिक सूर्यप्रकाशाचे तास १०००-१४०० असतात आणि सूर्यप्रकाशाची टक्केवारी केवळ २५-३५% असते.
२०१५ ते २०१८ या कालावधीतील चोंगकिंगमधील सूर्यप्रकाश आणि सभोवतालच्या तापमानाशी संबंधित अहवालानुसार, चोंगकिंगमधील दैनंदिन सरासरी तापमान किमान १७°C आणि कमाल २३°C असते. चोंगकिंगमधील चाओटियनमेन पुलाच्या मुख्य भागावरील सर्वोच्च तापमान ५०°C पर्यंत पोहोचू शकते. त्यामुळे, ताण क्षरण चाचणीसाठी तापमानाची पातळी २५°C आणि ५०°C निश्चित करण्यात आली.
कृत्रिम क्षरण द्रावणाचे pH मूल्य H+ चे प्रमाण थेट ठरवते, परंतु याचा अर्थ असा नाही की pH मूल्य जितके कमी असेल, तितके क्षरण सहज होईल. परिणामांवर pH चा प्रभाव वेगवेगळ्या सामग्री आणि द्रावणांसाठी भिन्न असेल. उच्च-शक्तीच्या बोल्टच्या ताण क्षरण कामगिरीवर कृत्रिम क्षरण द्रावणाच्या प्रभावाचा अधिक चांगल्या प्रकारे अभ्यास करण्यासाठी, साहित्य संशोधन²³ आणि २०१० ते २०१८ या कालावधीतील चोंगकिंगमधील वार्षिक पावसाच्या पाण्याच्या pH श्रेणीच्या संयोगाने ताण क्षरण प्रयोगांची pH मूल्ये ३.५, ५.५ आणि ७.५ अशी निश्चित करण्यात आली.
सिम्युलेटेड रोज्युशन सोल्युशनची (अनुकृत रोज्युशन द्रावणाची) सांद्रता जितकी जास्त असते, तितकेच त्या द्रावणात आयनचे प्रमाण जास्त असते आणि पदार्थांच्या गुणधर्मांवर त्याचा प्रभाव अधिक असतो. उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सच्या स्ट्रेस रोज्युशनवर (ताण रोज्युशनवर) सिम्युलेटेड रोज्युशन सोल्युशनच्या सांद्रतेच्या परिणामाचा अभ्यास करण्यासाठी, कृत्रिम प्रयोगशाळेत त्वरित रोज्युशन चाचणी घेण्यात आली, आणि रोज्युशनशिवाय सिम्युलेटेड रोज्युशन सोल्युशनची सांद्रता लेव्हल 4 वर सेट करण्यात आली, जी मूळ सिम्युलेटेड रोज्युशन सांद्रता (1×), 20 × मूळ सिम्युलेटेड रोज्युशन सांद्रता (20 ×) आणि 200 × मूळ सिम्युलेटेड रोज्युशन सांद्रता (200 ×) होती.
२५°C तापमान, ५.५ pH मूल्य आणि मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाची संहती असलेले वातावरण हे पुलांसाठीच्या उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सच्या प्रत्यक्ष वापराच्या परिस्थितीच्या सर्वात जवळचे आहे. तथापि, क्षरण चाचणी प्रक्रियेला गती देण्यासाठी, २५°C तापमान, ५.५ pH आणि मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या २०० पट संहती असलेल्या प्रायोगिक परिस्थितींना संदर्भ नियंत्रण गट म्हणून निश्चित करण्यात आले. जेव्हा अनुकृत क्षरण द्रावणाचे तापमान, संहती किंवा pH मूल्याचा उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सच्या ताण-क्षरण कामगिरीवरील परिणाम अनुक्रमे तपासण्यात आला, तेव्हा इतर घटक अपरिवर्तित ठेवण्यात आले, ज्याचा उपयोग संदर्भ नियंत्रण गटाची प्रायोगिक पातळी म्हणून करण्यात आला.
चोंगकिंग महानगरपालिका पर्यावरण आणि पारिस्थितिकी ब्युरोने जारी केलेल्या २०१०-२०१८ च्या वातावरणीय पर्यावरण गुणवत्ता अहवालानुसार, आणि झांग२४ व चोंगकिंगमधील इतर साहित्यात नोंदवलेल्या पर्जन्याच्या घटकांचा संदर्भ घेऊन, SO42- ची सांद्रता वाढवण्यावर आधारित एक अनुकरित क्षरण द्रावण तयार करण्यात आले. २०१७ मध्ये चोंगकिंगच्या मुख्य शहरी भागातील पर्जन्याची रचना. अनुकरित क्षरण द्रावणाची रचना तक्ता १ मध्ये दर्शविली आहे:
विश्लेषणात्मक अभिकर्मक आणि ऊर्ध्वपातित पाणी वापरून रासायनिक आयन सांद्रता संतुलन पद्धतीने अनुकृत क्षरण द्रावण तयार केले जाते. अनुकृत क्षरण द्रावणाचे pH मूल्य अचूक pH मीटर, नायट्रिक आम्ल द्रावण आणि सोडियम हायड्रॉक्साइड द्रावण वापरून समायोजित केले गेले.
चोंगकिंगमधील दमट हवामानाचे अनुकरण करण्यासाठी, सॉल्ट स्प्रे टेस्टरमध्ये विशेष बदल करून त्याची रचना करण्यात आली आहे²⁵. आकृती १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, प्रायोगिक उपकरणात दोन प्रणाली आहेत: एक सॉल्ट स्प्रे प्रणाली आणि एक प्रकाश प्रणाली. सॉल्ट स्प्रे प्रणाली हे प्रायोगिक उपकरणाचे मुख्य कार्य आहे, ज्यात एक नियंत्रण भाग, एक फवारणी भाग आणि एक प्रेरण भाग यांचा समावेश असतो. फवारणी भागाचे कार्य एअर कंप्रेसरद्वारे चाचणी कक्षात मिठाची वाफ पंप करणे हे आहे. प्रेरण भाग तापमान मोजणाऱ्या घटकांनी बनलेला असतो, जे चाचणी कक्षातील तापमान जाणतात. नियंत्रण भाग एका मायक्रो-कॉम्प्युटरने बनलेला असतो, जो संपूर्ण प्रायोगिक प्रक्रियेवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी फवारणी भाग आणि प्रेरण भागाला जोडतो. सूर्यप्रकाशाचे अनुकरण करण्यासाठी सॉल्ट स्प्रे चाचणी कक्षात प्रकाश प्रणाली स्थापित केली जाते. प्रकाश प्रणालीमध्ये इन्फ्रारेड दिवे आणि एक वेळ नियंत्रक यांचा समावेश असतो. त्याच वेळी, नमुन्याच्या सभोवतालच्या तापमानावर रिअल-टाइममध्ये लक्ष ठेवण्यासाठी सॉल्ट स्प्रे चाचणी कक्षात एक तापमान सेन्सर स्थापित केला जातो.
स्थिर भाराखालील ताण क्षरण नमुन्यांवर NACETM0177-2005 (H2S वातावरणातील धातूंच्या सल्फाइड ताण तडे आणि ताण क्षरण तडे प्रतिकारशक्तीची प्रयोगशाळा चाचणी) नुसार प्रक्रिया करण्यात आली. ताण क्षरण नमुने प्रथम तेलाचे अवशेष काढून टाकण्यासाठी ॲसिटोन आणि अल्ट्रासोनिक यांत्रिक स्वच्छतेने स्वच्छ केले गेले, नंतर अल्कोहोलने निर्जलीकरण करून ओव्हनमध्ये वाळवले गेले. त्यानंतर, चोंगकिंगच्या दमट हवामानातील क्षरण परिस्थितीचे अनुकरण करण्यासाठी स्वच्छ केलेले नमुने सॉल्ट स्प्रे चाचणी उपकरणाच्या चाचणी कक्षात ठेवण्यात आले. NACETM0177-2005 मानक आणि GB/T 10,125-2012 सॉल्ट स्प्रे चाचणी मानकानुसार, या अभ्यासात स्थिर भार ताण क्षरण चाचणीचा कालावधी एकसमानपणे १६८ तास निश्चित करण्यात आला आहे. MTS-810 युनिव्हर्सल टेन्साइल टेस्टिंग मशीनवर वेगवेगळ्या क्षरण परिस्थितींमध्ये क्षरण झालेल्या नमुन्यांवर ताण चाचण्या घेण्यात आल्या आणि त्यांच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे आणि फ्रॅक्चर क्षरण मॉर्फोलॉजीचे विश्लेषण करण्यात आले.
आकृती 1 मध्ये वेगवेगळ्या गंजण्याच्या परिस्थितींमध्ये उच्च-शक्ती बोल्ट स्ट्रेस कॉरोशन नमुन्यांच्या पृष्ठभागाच्या गंजण्याचे स्थूल- आणि सूक्ष्म-आकारशास्त्र दर्शविले आहे.2 आणि 3 अनुक्रमे.
वेगवेगळ्या अनुकरणीय गंज वातावरणाखाली 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्टच्या ताण गंज नमुन्यांचे स्थूल स्वरूप: (a) गंज नाही; (b) 1 वेळ; (c) 20 वेळा; (d) 200 वेळा; (e) pH3.5; (f) pH 7.5; (g) 50°C.
वेगवेगळ्या अनुकरणीय गंज वातावरणात 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्टच्या गंज उत्पादनांचे सूक्ष्म आकारविज्ञान (100×): (a) 1 वेळ; (b) 20 ×; (c) 200 ×; (d) pH3.5; (e) pH7.5; (f) 50°C.
आकृती २अ वरून असे दिसून येते की, गंज न लागलेल्या उच्च-शक्तीच्या बोल्टच्या नमुन्याच्या पृष्ठभागावर स्पष्ट गंज न दिसता चमकदार धातूसारखी चमक आहे. तथापि, मूळ कृत्रिम गंज द्रावणाच्या परिस्थितीत (आकृती २ब), नमुन्याचा पृष्ठभाग फिकट तपकिरी आणि तपकिरी-लाल रंगाच्या गंज उत्पादनांनी अंशतः झाकलेला होता आणि पृष्ठभागाच्या काही भागांवर अजूनही स्पष्ट धातूसारखी चमक दिसत होती. यावरून असे सूचित होते की, नमुन्याच्या पृष्ठभागाचे केवळ काही भाग किंचित गंजले होते आणि कृत्रिम गंज द्रावणाचा नमुन्याच्या पृष्ठभागावर कोणताही परिणाम झाला नाही. पदार्थांच्या गुणधर्मांचा फारसा परिणाम होत नाही. तथापि, मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या २० पट सांद्रतेच्या परिस्थितीत (आकृती २क), उच्च-शक्तीच्या बोल्टच्या नमुन्याचा पृष्ठभाग मोठ्या प्रमाणात फिकट तपकिरी रंगाच्या क्षरण उत्पादनांनी आणि थोड्या प्रमाणात तपकिरी-लाल रंगाच्या क्षरण उत्पादनांनी पूर्णपणे झाकला गेला होता, कोणतीही स्पष्ट धातूची चमक आढळली नाही, आणि आधारकाच्या पृष्ठभागाजवळ थोड्या प्रमाणात तपकिरी-काळे क्षरण उत्पादन होते. आणि मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या २०० पट सांद्रतेच्या परिस्थितीत (आकृती २ड), नमुन्याचा पृष्ठभाग पूर्णपणे तपकिरी क्षरण उत्पादनांनी झाकला गेला आहे, आणि काही भागांमध्ये तपकिरी-काळे क्षरण उत्पादन दिसून येते.
जेव्हा pH 3.5 पर्यंत कमी झाला (आकृती 2e), तेव्हा नमुन्यांच्या पृष्ठभागावर तपकिरी रंगाचे गंज उत्पादने सर्वात जास्त होती आणि काही गंज उत्पादने पापुद्रे निघाली होती.
आकृती २g दर्शवते की, तापमान ५० °C पर्यंत वाढल्याने, नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील तपकिरी-लाल गंज उत्पादनांचे प्रमाण झपाट्याने कमी होते, तर चमकदार तपकिरी गंज उत्पादने नमुन्याच्या पृष्ठभागावर मोठ्या भागावर पसरतात. गंज उत्पादनाचा थर तुलनेने सैल असतो आणि काही तपकिरी-काळे पदार्थ सोलून निघतात.
आकृती ३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, वेगवेगळ्या क्षरण वातावरणांमध्ये, २०MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट स्ट्रेस कॉरोझन नमुन्यांच्या पृष्ठभागावरील क्षरण उत्पादने स्पष्टपणे स्तरहीन झालेली दिसतात, आणि अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या सांद्रतेत वाढ झाल्याने क्षरण थराची जाडी वाढते. मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या परिस्थितीत (आकृती ३अ), नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील क्षरण उत्पादनांचे दोन थरांमध्ये विभाजन केले जाऊ शकते: क्षरण उत्पादनांचा सर्वात बाहेरील थर समान रीतीने वितरित असतो, परंतु त्यात मोठ्या संख्येने भेगा दिसतात; आतील थर हा क्षरण उत्पादनांचा एक सैल समूह असतो. मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या सांद्रतेच्या २० पट सांद्रतेच्या परिस्थितीत (आकृती ३ब), नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील क्षरण थराचे तीन थरांमध्ये विभाजन केले जाऊ शकते: सर्वात बाहेरील थर हा प्रामुख्याने विखुरलेल्या समूह स्वरूपातील क्षरण उत्पादनांचा असतो, जे सैल आणि सच्छिद्र असतात, आणि त्यात चांगली संरक्षक क्षमता नसते; मधला थर हा एकसमान क्षरण उत्पादनांचा थर असतो, परंतु त्यात स्पष्ट भेगा असतात, आणि क्षरण आयन या भेगांमधून जाऊन आधारस्तराचे क्षरण करू शकतात; आतील थर हा स्पष्ट भेगा नसलेला एक दाट क्षरण उत्पादनाचा थर आहे, जो सब्सट्रेटवर चांगला संरक्षक प्रभाव टाकतो. मूळ अनुकृत क्षरण द्रावणाच्या 200 पट सांद्रतेच्या परिस्थितीत (आकृती 3c), नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील क्षरण थराचे तीन थरांमध्ये विभाजन केले जाऊ शकते: सर्वात बाहेरील थर हा एक पातळ आणि एकसमान क्षरण उत्पादनाचा थर आहे; मधला थर प्रामुख्याने पाकळ्यांच्या आणि पापुद्र्यांच्या आकाराच्या क्षरणाने बनलेला असतो. आतील थर हा स्पष्ट भेगा आणि छिद्रे नसलेला एक दाट क्षरण उत्पादनाचा थर आहे, जो सब्सट्रेटवर चांगला संरक्षक प्रभाव टाकतो.
आकृती 3d वरून असे दिसून येते की pH 3.5 च्या अनुकृत क्षरण वातावरणात, 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट नमुन्याच्या पृष्ठभागावर मोठ्या संख्येने कणमय किंवा सुईसारखे क्षरण उत्पादने आहेत. असा अंदाज आहे की ही क्षरण उत्पादने प्रामुख्याने γ-FeOOH आणि त्यात मिसळलेल्या α-FeOOH ची अल्प मात्रा आहेत²⁶, आणि क्षरण थराला स्पष्ट भेगा आहेत.
आकृती ३फ वरून असे दिसून येते की, जेव्हा तापमान ५०°C पर्यंत वाढवले, तेव्हा क्षरण थराच्या संरचनेत कोणताही स्पष्ट दाट आतील गंज थर आढळला नाही. यावरून असे सूचित होते की, ५०°C तापमानाला क्षरण थरांमध्ये पोकळ्या होत्या, ज्यामुळे सब्सट्रेट क्षरण उत्पादनांनी पूर्णपणे झाकले गेले नाही. हे सब्सट्रेटच्या वाढत्या क्षरण प्रवृत्तीपासून संरक्षण प्रदान करते.
वेगवेगळ्या क्षरणकारी वातावरणात स्थिर भार ताण क्षरणाखाली उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सचे यांत्रिक गुणधर्म तक्ता २ मध्ये दर्शविले आहेत:
तक्ता २ वरून असे दिसून येते की, वेगवेगळ्या अनुकरणीय गंज वातावरणात केलेल्या शुष्क-ओल्या चक्राच्या त्वरित गंज चाचणीनंतरही २०MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट नमुन्यांचे यांत्रिक गुणधर्म मानक आवश्यकता पूर्ण करतात, परंतु न गंजलेल्या नमुन्यांच्या तुलनेत त्यात काही प्रमाणात नुकसान झालेले असते. मूळ अनुकरणीय गंज द्रावणाच्या सांद्रतेवर, नमुन्याच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल झाला नाही, परंतु अनुकरणीय द्रावणाच्या २० पट किंवा २०० पट सांद्रतेवर, नमुन्याचे प्रसरण लक्षणीयरीत्या कमी झाले. मूळ अनुकरणीय गंज द्रावणाच्या २० पट आणि २०० पट सांद्रतेवर यांत्रिक गुणधर्म समान आहेत. जेव्हा अनुकरणीय गंज द्रावणाचे pH मूल्य ३.५ पर्यंत कमी झाले, तेव्हा नमुन्यांची तन्यता शक्ती आणि प्रसरण लक्षणीयरीत्या कमी झाले. जेव्हा तापमान ५०°C पर्यंत वाढते, तेव्हा तन्यता शक्ती आणि प्रसरण लक्षणीयरीत्या कमी होते आणि क्षेत्रफळ आकुंचन दर मानक मूल्याच्या अगदी जवळ असतो.
वेगवेगळ्या गंजण्याच्या वातावरणाखाली 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट स्ट्रेस कॉरोशन नमुन्यांचे फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी आकृती 4 मध्ये दर्शविले आहेत, ज्यात फ्रॅक्चरचे मॅक्रो-मॉर्फोलॉजी, फ्रॅक्चरच्या मध्यभागी असलेले फायबर झोन, शियर इंटरफेसचे मायक्रो-मॉर्फोलॉजिकल लिप आणि नमुन्याचा पृष्ठभाग यांचा समावेश आहे.
वेगवेगळ्या अनुकरणीय गंज वातावरणात 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट नमुन्यांचे स्थूल आणि सूक्ष्म फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी (500×): (a) गंज नाही; (b) 1 वेळ; (c) 20 वेळा; (d) 200 वेळा; (e) pH3.5; (f) pH7.5; (g) 50°C.
आकृती ४ वरून असे दिसून येते की, वेगवेगळ्या अनुकरणीय क्षरण वातावरणाखाली २०MnTiB उच्च-शक्तीच्या बोल्टच्या ताण क्षरण नमुन्याचे फ्रॅक्चर हे एक वैशिष्ट्यपूर्ण कप-कोन फ्रॅक्चर दर्शवते. क्षरण न झालेल्या नमुन्याच्या (आकृती ४अ) तुलनेत, फायबर एरिया क्रॅकचा मध्यवर्ती भाग तुलनेने लहान आहे, तर शियर लिपचा भाग मोठा आहे. यावरून असे दिसून येते की, क्षरणानंतर पदार्थाच्या यांत्रिक गुणधर्मांना लक्षणीय नुकसान पोहोचते. अनुकरणीय क्षरण द्रावणाची तीव्रता वाढल्याने, फ्रॅक्चरच्या मध्यभागी असलेल्या फायबर एरियामधील खड्डे वाढले आणि फाटल्याच्या स्पष्ट रेषा दिसू लागल्या. जेव्हा तीव्रता मूळ अनुकरणीय क्षरण द्रावणाच्या २० पट वाढली, तेव्हा शियर लिपची कडा आणि नमुन्याचा पृष्ठभाग यांच्या इंटरफेसवर क्षरणाचे स्पष्ट खड्डे दिसू लागले आणि नमुन्याच्या पृष्ठभागावर मोठ्या प्रमाणात क्षरण उत्पादने जमा झाली.
आकृती ३डी वरून असा निष्कर्ष निघतो की नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील क्षरण थरात स्पष्ट भेगा आहेत, ज्यामुळे मॅट्रिक्सवर चांगला संरक्षक प्रभाव पडत नाही. पीएच ३.५ च्या अनुकृत क्षरण द्रावणात (आकृती ४ई), नमुन्याचा पृष्ठभाग तीव्रतेने क्षरित होतो आणि मध्यवर्ती फायबर क्षेत्र स्पष्टपणे लहान होते. फायबर क्षेत्राच्या मध्यभागी मोठ्या संख्येने अनियमित फाटलेल्या रेषा आहेत. अनुकृत क्षरण द्रावणाचे पीएच मूल्य वाढल्याने, फ्रॅक्चरच्या मध्यभागी असलेल्या फायबर क्षेत्रातील फाटलेले क्षेत्र कमी होते, खड्डा हळूहळू कमी होतो आणि खड्ड्याची खोली देखील हळूहळू कमी होते.
जेव्हा तापमान ५० °C पर्यंत वाढले (आकृती ४g), तेव्हा नमुन्याच्या फ्रॅक्चरमधील शियर लिपचे क्षेत्रफळ सर्वात मोठे होते, मध्यवर्ती फायबर क्षेत्रातील खड्डे लक्षणीयरीत्या वाढले आणि खड्ड्यांची खोली देखील वाढली, तसेच शियर लिपची कडा आणि नमुन्याचा पृष्ठभाग यांच्यातील इंटरफेसवर गंज उत्पादने आणि खड्डे वाढले, ज्यामुळे आकृती ३f मध्ये दर्शविलेल्या सबस्ट्रेटच्या गंजण्याच्या खोल होण्याच्या प्रवृत्तीची पुष्टी झाली.
क्षरण द्रावणाच्या pH मूल्यामुळे 20MnTiB उच्च-शक्ती बोल्टच्या यांत्रिक गुणधर्मांना काही प्रमाणात नुकसान पोहोचते, परंतु त्याचा परिणाम लक्षणीय नसतो. pH 3.5 च्या क्षरण द्रावणात, नमुन्याच्या पृष्ठभागावर मोठ्या संख्येने कणमय किंवा सुईसारखे क्षरण उत्पादने पसरलेली असतात आणि क्षरण थराला स्पष्ट भेगा पडलेल्या असतात, ज्यामुळे आधारस्तरासाठी चांगले संरक्षण तयार होऊ शकत नाही. तसेच, तुटलेल्या नमुन्याच्या सूक्ष्मदर्शी आकारविज्ञानामध्ये स्पष्ट क्षरण खड्डे आणि मोठ्या संख्येने क्षरण उत्पादने आढळतात. यावरून असे दिसून येते की, आम्लयुक्त वातावरणात बाह्य शक्तीमुळे होणाऱ्या विरूपणाला प्रतिकार करण्याची नमुन्याची क्षमता लक्षणीयरीत्या कमी होते आणि पदार्थाच्या ताण-क्षरण प्रवृत्तीची पातळी लक्षणीयरीत्या वाढते.
मूळ कृत्रिम क्षरण द्रावणाचा उच्च-शक्तीच्या बोल्ट नमुन्यांच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर फारसा परिणाम झाला नाही, परंतु जेव्हा कृत्रिम क्षरण द्रावणाची सांद्रता मूळ कृत्रिम क्षरण द्रावणाच्या २० पटींपर्यंत वाढवण्यात आली, तेव्हा नमुन्यांच्या यांत्रिक गुणधर्मांना लक्षणीय नुकसान पोहोचले आणि तुटलेल्या सूक्ष्म संरचनेत स्पष्ट क्षरण, खड्डे, दुय्यम भेगा आणि मोठ्या प्रमाणात क्षरण उत्पादने दिसून आली. जेव्हा कृत्रिम क्षरण द्रावणाची सांद्रता मूळ कृत्रिम क्षरण द्रावणाच्या सांद्रतेच्या २० पटींवरून २०० पटींपर्यंत वाढवण्यात आली, तेव्हा पदार्थाच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर क्षरण द्रावणाच्या सांद्रतेचा होणारा परिणाम कमकुवत झाला.
जेव्हा अनुकृत गंज तापमान २५°C असते, तेव्हा २०MnTiB उच्च-शक्ती बोल्ट नमुन्यांची उत्पन्न शक्ती आणि ताण शक्ती न गंजलेल्या नमुन्यांच्या तुलनेत फारशी बदलत नाही. तथापि, ५०°C च्या अनुकृत गंज वातावरणीय तापमानात, नमुन्याची ताण शक्ती आणि प्रसरण लक्षणीयरीत्या कमी झाले, छेदाचा आकुंचन दर मानक मूल्याच्या जवळ होता, फ्रॅक्चर शियर लिप सर्वात मोठी होती, आणि मध्यवर्ती फायबर क्षेत्रात डिंपल्स लक्षणीयरीत्या वाढले होते, खड्ड्यांची खोली वाढली, गंज उत्पादने आणि गंज खड्डे वाढले होते. यावरून असे दिसून येते की तापमान-सहक्रियात्मक गंज वातावरणाचा उच्च-शक्ती बोल्टच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर मोठा प्रभाव पडतो, जो सामान्य तापमानात स्पष्ट नसतो, परंतु जेव्हा तापमान ५०°C पर्यंत पोहोचते तेव्हा तो अधिक लक्षणीय असतो.
चोंगकिंगमधील वातावरणाचे अनुकरण करणाऱ्या इनडोअर त्वरित क्षरण चाचणीनंतर, 20MnTiB उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सची तन्यता शक्ती, उत्पन्न शक्ती, प्रसरण आणि इतर पॅरामीटर्स कमी झाले आणि स्पष्ट ताण-नुकसान दिसून आले. सामग्री ताणाखाली असल्याने, लक्षणीय स्थानिक क्षरण प्रवेग घटना घडते. आणि ताण एकाग्रता आणि क्षरण खड्ड्यांच्या एकत्रित परिणामामुळे, उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सना स्पष्ट प्लास्टिक नुकसान सहजपणे होऊ शकते, बाह्य शक्तींमुळे होणाऱ्या विरूपणाला प्रतिकार करण्याची क्षमता कमी होते आणि ताण-क्षरणाची प्रवृत्ती वाढते.
ली, जी., ली, एम., यिन, वाय. आणि जियांग, एस. उच्च तापमानावर 20MnTiB स्टीलपासून बनवलेल्या उच्च-शक्तीच्या बोल्टच्या गुणधर्मांवर प्रायोगिक अभ्यास. स्थापत्य अभियांत्रिकी जर्नल 34, 100–105 (2001).
हू, जे., झोऊ, डी. आणि यांग, क्यू. रेल्वेसाठी 20MnTiB स्टीलच्या उच्च-शक्तीच्या बोल्टचे फ्रॅक्चर फेल्युअर विश्लेषण. उष्णता उपचार. मेटल. 42, 185–188 (2017).
कॅटर, आर. आणि अल्टुन, एच. एसएसआरटी पद्धतीद्वारे वेगवेगळ्या पीएच परिस्थितीत एमजी-एएल-झेडएन मिश्रधातूंचे ताण क्षरण क्रॅकिंग वर्तन. ओपन.केमिकल. 17, 972–979 (2019).
नाझर, एए इत्यादी. सल्फाइड-दूषित खाऱ्या पाण्यात Cu10Ni मिश्रधातूच्या इलेक्ट्रोकेमिकल आणि स्ट्रेस कॉरोशन क्रॅकिंग वर्तनावर ग्लायसीनचे परिणाम. औद्योगिक अभियांत्रिकी. रासायनिक. जलाशय. 50, 8796–8802 (2011).
अघिओन, ई. आणि लुलू, एन. Mg(OH)2-संतृप्त 3.5% NaCl द्रावणात डाय-कास्ट मॅग्नेशियम मिश्रधातू MRI230D चे क्षरण गुणधर्म. अल्मा मेटर. कॅरॅक्टर. 61, 1221–1226 (2010).
झांग, झेड., हू, झेड. आणि प्रीत, एमएस 9Cr मार्टेन्सिटिक स्टीलच्या स्थिर आणि ताण क्षरण वर्तनावर क्लोराईड आयनचा प्रभाव. सर्फ.टेक्नॉलॉजी.48, 298–304 (2019).
चेन, एक्स., मा, जे., ली, एक्स., वू, एम. आणि साँग, बी. कृत्रिम सागरी चिखलाच्या द्रावणात X70 स्टीलच्या ताण क्षरण क्रॅकिंगवर SRB आणि तापमानाचा सहक्रियात्मक परिणाम. जे. चायनीज सोशलिस्ट पार्टी. कोरोस. प्रो. 39, 477–484 (2019).
लिऊ, जे., झांग, वाय. आणि यांग, एस. समुद्राच्या पाण्यात 00Cr21Ni14Mn5Mo2N स्टेनलेस स्टीलचे ताण क्षरण वर्तन. भौतिकशास्त्र. परीक्षा द्या. चाचणी. 36, 1-5 (2018).
लू, सी. पुलाच्या उच्च-शक्तीच्या बोल्ट्सचा विलंबित फ्रॅक्चर अभ्यास. जबडा. शैक्षणिक शाळा. रेल. विज्ञान. 2, 10369 (2019).
अनन्या, बी. कॉस्टिक द्रावणांमध्ये ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचे स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग. डॉक्टरेट प्रबंध, अटलांटा, जीए, यूएसए: जॉर्जिया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी 137–8 (2008)
सुनाडा, एस., मासानोरी, के., काझुहिको, एम. आणि सुगिमोटो, के. H2SO4-NaCl जलीय द्रावणात SUS304 स्टेनलेस स्टीलच्या स्ट्रेस कॉरोशन क्रॅकिंगवर H2SO4 आणि NaCl च्या सांद्रतेचा परिणाम. अल्मा मेटर. ट्रान्स. 47, 364–370 (2006).
मेर्वे, जेडब्ल्यूव्हीडी H2O/CO/CO2 द्रावणात स्टीलच्या स्ट्रेस कॉरोशन क्रॅकिंगवर पर्यावरण आणि सामग्रीचा प्रभाव. इंटर मिलान. जे. कोरोस. 2012, 1-13 (2012).
इब्राहिम, एम. आणि अक्रम ए. कृत्रिम भूजल द्रावणात API-X100 पाईपलाईन स्टीलच्या पॅसिव्हेशनवर बायकार्बोनेट, तापमान आणि pH चा प्रभाव. आयपीसी 2014-33180 मध्ये.
शान, जी., ची, एल., सॉन्ग, एक्स., हुआंग, एक्स. आणि क्यू, डी. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलच्या स्ट्रेस कॉरोशन क्रॅकिंग संवेदनशीलतेवर तापमानाचा परिणाम. कॉरो. टेक्नॉलॉजी. 18, 42–44 (2018).
हान, एस. अनेक उच्च-शक्तीच्या फास्टनर स्टीलचे हायड्रोजन-प्रेरित विलंबित फ्रॅक्चर वर्तन (कुनमिंग विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठ, २०१४).
झाओ, बी., झांग, क्यू. आणि झांग, एम. फास्टनर्ससाठी GH4080A मिश्रधातूची ताण क्षरण यंत्रणा. क्रॉस.कम्पेनियन.हे.ट्रीट.41, 102–110 (2020).