Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. De browserversie die u gebruikt, biedt beperkte ondersteuning voor CSS. Voor de beste ervaring raden we u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). Om de ondersteuning te blijven garanderen, tonen we de site in de tussentijd zonder stijlen en JavaScript.
20MnTiB-staal is het meest gebruikte materiaal voor hoogwaardige bouten in stalen brugconstructies in ons land, en de prestaties ervan zijn van groot belang voor de veilige werking van bruggen. Op basis van onderzoek naar de atmosferische omstandigheden in Chongqing is in deze studie een corrosieoplossing ontworpen die het vochtige klimaat van Chongqing simuleert. Vervolgens zijn spanningscorrosietests uitgevoerd op hoogwaardige bouten onder deze omstandigheden. De effecten van temperatuur, pH-waarde en de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing op het spanningscorrosiegedrag van 20MnTiB-bouten zijn onderzocht.
20MnTiB-staal is het meest gebruikte materiaal voor hoogwaardige bouten in stalen brugconstructies in ons land, en de prestaties ervan zijn van groot belang voor de veilige werking van bruggen. Li et al. 1 hebben de eigenschappen van 20MnTiB-staal, dat veelvuldig wordt gebruikt in hoogwaardige bouten van klasse 10.9, getest in het hoge temperatuurbereik van 20 tot 700 °C. Zij bepaalden de spanning-rekcurve, vloeigrens, treksterkte, Young-modulus, rek en uitzettingscoëfficiënt. Zhang et al. 2, Hu et al. 3, enz. hebben door middel van chemische samenstellingstesten, mechanische eigenschappenstesten, microstructuurtesten en macroscopische en microscopische analyses van het schroefdraadoppervlak aangetoond dat de belangrijkste oorzaak van breuk van hoogwaardige bouten verband houdt met schroefdraaddefecten. Het optreden van schroefdraaddefecten, grote spanningsconcentraties, spanningsconcentraties aan de scheurpunt en corrosie in de buitenlucht leiden allemaal tot spanningscorrosie.
Sterke bouten voor stalen bruggen worden doorgaans langdurig gebruikt in een vochtige omgeving. Factoren zoals hoge luchtvochtigheid, hoge temperaturen en de sedimentatie en absorptie van schadelijke stoffen in de omgeving kunnen gemakkelijk corrosie van staalconstructies veroorzaken. Corrosie kan leiden tot verlies van de dwarsdoorsnede van sterke bouten, met als gevolg talrijke defecten en scheuren. Deze defecten en scheuren zullen zich blijven uitbreiden, waardoor de levensduur van de sterke bouten wordt verkort en ze zelfs kunnen breken. Tot nu toe zijn er veel studies verricht naar het effect van omgevingscorrosie op de spanningscorrosieprestaties van materialen. Catar et al.⁴ onderzochten het spanningscorrosiegedrag van magnesiumlegeringen met verschillende aluminiumgehaltes in zure, alkalische en neutrale omgevingen door middel van langzame rekproeven (SSRT). Abdel et al.⁵ bestudeerden het elektrochemische en spanningscorrosiegedrag van Cu₁₀Ni-legering in een 3,5% NaCl-oplossing in aanwezigheid van verschillende concentraties sulfide-ionen. Aghion et al.⁶ evalueerden de corrosieprestaties van de gegoten magnesiumlegering MRI₂₃₀D in een 3,5% NaCl-oplossing door onderdompeling. test, zoutsproeitest, potentiodynamische polarisatieanalyse en SSRT. Zhang et al.7 bestudeerden het spanningscorrosiegedrag van 9Cr martensitisch staal met behulp van SSRT en traditionele elektrochemische testtechnieken, en verkregen het effect van chloride-ionen op het statische corrosiegedrag van martensitisch staal bij kamertemperatuur. Chen et al.8 onderzochten het spanningscorrosiegedrag en het scheurmechanisme van X70-staal in een gesimuleerde zeemodderoplossing met SRB bij verschillende temperaturen met behulp van SSRT. Liu et al.9 gebruikten SSRT om het effect van temperatuur en trekspanning op de zeewaterspanningscorrosiebestendigheid van 00Cr21Ni14Mn5Mo2N austenitisch roestvast staal te bestuderen. De resultaten tonen aan dat de temperatuur in het bereik van 35~65℃ geen significant effect heeft op het spanningscorrosiegedrag van roestvast staal. Lu et al. 10 hebben de gevoeligheid voor vertraagde breuk van monsters met verschillende treksterkteklassen geëvalueerd door middel van een vertraagde breuktest met vaste belasting en SSRT. Er wordt gesuggereerd dat de treksterkte van 20MnTiB-staal en 35VB-staal, hoogwaardige bouten, moet worden gecontroleerd op 1040-1190 MPa. De meeste van deze studies gebruiken echter in principe een eenvoudige 3,5% NaCl-oplossing om de corrosieve omgeving te simuleren, terwijl de daadwerkelijke gebruiksomgeving van hoogwaardige bouten complexer is en veel beïnvloedende factoren kent, zoals de pH-waarde van de bout. Ananya et al. 11 onderzochten het effect van omgevingsparameters en materialen in het corrosieve medium op corrosie en spanningscorrosie van duplex roestvrij staal. Sunada et al. 12 voerden spanningscorrosietests uit bij kamertemperatuur op SUS304-staal in waterige oplossingen die H2SO4 (0-5,5 kmol/m-3) en NaCl (0-4,5 kmol/m-3) bevatten. De effecten van H2SO4 en NaCl op de corrosietypes van SUS304-staal werden ook bestudeerd. Merwe et al.13 gebruikten SSRT om de effecten van walsrichting, temperatuur, CO2/CO-concentratie, gasdruk en corrosietijd op de spanningscorrosiegevoeligheid van A516-drukvatstaal te bestuderen. Ibrahim et al.14 onderzochten, met behulp van NS4-oplossing als grondwatersimulatieoplossing, het effect van omgevingsparameters zoals bicarbonaat-ionen (HCO)-concentratie, pH en temperatuur op spanningscorrosie van API-X100-pijpleidingstaal na het verwijderen van de coating. Shan et al. 15 onderzocht de variatiewet van de gevoeligheid voor spanningscorrosie van austenitisch roestvast staal 00Cr18Ni10 met de temperatuur onder verschillende temperatuursomstandigheden (30~250℃) in een zwartwatermedium in een gesimuleerde kolen-naar-waterstofinstallatie met behulp van SSRT. Han et al.16 karakteriseerden de gevoeligheid voor waterstofbrosheid van hoogwaardige boutmonsters met behulp van een vertraagde breuktest met dode belasting en SSRT. Zhao17 onderzocht de effecten van pH, SO42- en Cl-1 op het spanningscorrosiegedrag van de GH4080A-legering met behulp van SSRT. De resultaten tonen aan dat hoe lager de pH-waarde, hoe slechter de spanningscorrosiebestendigheid van de GH4080A-legering. De legering vertoont een duidelijke spanningscorrosiegevoeligheid voor Cl-1 en is niet gevoelig voor SO42- in een ionisch medium bij kamertemperatuur. Er zijn echter weinig studies gedaan naar het effect van omgevingscorrosie op hoogwaardige bouten van 20MnTiB-staal.
Om de oorzaken van het bezwijken van hoogwaardige bouten die in bruggen worden gebruikt te achterhalen, heeft de auteur een reeks studies uitgevoerd. Er werden monsters van hoogwaardige bouten geselecteerd en de redenen voor het bezwijken van deze monsters werden besproken vanuit de perspectieven van chemische samenstelling, microscopische breukmorfologie, metallografische structuur en analyse van mechanische eigenschappen19, 20. Op basis van onderzoek naar de atmosferische omstandigheden in Chongqing in de afgelopen jaren is een corrosieschema ontworpen dat het vochtige klimaat van Chongqing simuleert. Spanningscorrosie-experimenten, elektrochemische corrosie-experimenten en corrosievermoeidheidsexperimenten met hoogwaardige bouten werden uitgevoerd in het gesimuleerde vochtige klimaat van Chongqing. In deze studie werden de effecten van temperatuur, pH-waarde en concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing op het spanningscorrosiegedrag van 20MnTiB-hoogwaardige bouten onderzocht door middel van mechanische eigenschapstests, macroscopische en microscopische breukanalyse en oppervlaktecorrosieproducten.
Chongqing ligt in het zuidwesten van China, in het stroomgebied van de Yangtze, en heeft een vochtig subtropisch moessonklimaat. De gemiddelde jaartemperatuur ligt tussen de 16 en 18 °C, de gemiddelde jaarlijkse relatieve luchtvochtigheid bedraagt ​​meestal 70-80%, het aantal zonuren ligt tussen de 1000 en 1400 uur en het percentage zonneschijn is slechts 25-35%.
Volgens rapporten over zonneschijn en omgevingstemperatuur in Chongqing van 2015 tot 2018 varieert de gemiddelde dagtemperatuur in Chongqing van 17°C tot 23°C. De hoogste temperatuur op het brugdeel van de Chaotianmen-brug in Chongqing kan oplopen tot 50°C.^21,22 Daarom werden de temperatuurniveaus voor de spanningscorrosietest vastgesteld op 25°C en 50°C.
De pH-waarde van de gesimuleerde corrosieoplossing bepaalt direct de hoeveelheid H+, maar dit betekent niet dat hoe lager de pH-waarde, hoe gemakkelijker corrosie optreedt. Het effect van pH op de resultaten zal variëren voor verschillende materialen en oplossingen. Om het effect van de gesimuleerde corrosieoplossing op de spanningscorrosieprestaties van hoogwaardige bouten beter te bestuderen, werden de pH-waarden van de spanningscorrosie-experimenten ingesteld op 3,5, 5,5 en 7,5 in combinatie met literatuuronderzoek23 en het pH-bereik van het jaarlijkse regenwater in Chongqing van 2010 tot 2018.
Hoe hoger de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing, hoe meer ionen de oplossing bevat en hoe groter de invloed op de materiaaleigenschappen. Om het effect van de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing op de spanningscorrosie van hoogwaardige bouten te bestuderen, werd een versnelde corrosietest in het laboratorium uitgevoerd. De concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing werd ingesteld op niveau 4 (zonder corrosie), en bestond uit de oorspronkelijke concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing (1×), 20× de oorspronkelijke concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing (20×) en 200× de oorspronkelijke concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing (200×).
De omgeving met een temperatuur van 25 °C, een pH-waarde van 5,5 en een concentratie van de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing benadert de werkelijke gebruiksomstandigheden van hoogwaardige bouten voor bruggen het meest. Om het corrosietestproces te versnellen, werden echter de experimentele omstandigheden met een temperatuur van 25 °C, een pH van 5,5 en een concentratie van 200 × de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing als referentiegroep ingesteld. Bij het onderzoeken van de effecten van de temperatuur, concentratie en pH-waarde van de gesimuleerde corrosieoplossing op de spanningscorrosieprestaties van hoogwaardige bouten, waarbij andere factoren ongewijzigd bleven, werd dit experimentele niveau gebruikt als referentiegroep.
Volgens het rapport over de atmosferische milieukwaliteit van 2010-2018, uitgegeven door het gemeentelijk bureau voor ecologie en milieu van Chongqing, en met verwijzing naar de neerslagcomponenten zoals gerapporteerd in Zhang24 en andere literatuur uit Chongqing, is een gesimuleerde corrosieoplossing ontworpen op basis van een verhoogde concentratie SO42-. De samenstelling van de neerslag in het grootstedelijk gebied van Chongqing in 2017 is weergegeven in tabel 1.
De gesimuleerde corrosieoplossing wordt bereid met behulp van de chemische ionenconcentratiebalansmethode, waarbij analytische reagentia en gedestilleerd water worden gebruikt. De pH-waarde van de gesimuleerde corrosieoplossing werd aangepast met een precisie-pH-meter, salpeterzuuroplossing en natriumhydroxideoplossing.
Om het vochtige klimaat in Chongqing te simuleren, is de zoutneveltestkamer speciaal aangepast en ontworpen25. Zoals weergegeven in Figuur 1, bestaat de experimentele apparatuur uit twee systemen: een zoutnevelsysteem en een verlichtingssysteem. Het zoutnevelsysteem is de belangrijkste functie van de experimentele apparatuur en bestaat uit een besturingsgedeelte, een sproeigedeelte en een inductiegedeelte. De functie van het sproeigedeelte is het pompen van de zoutnevel in de testkamer door middel van een luchtcompressor. Het inductiegedeelte bestaat uit temperatuurmeetelementen die de temperatuur in de testkamer meten. Het besturingsgedeelte bestaat uit een microcomputer die het sproeigedeelte en het inductiegedeelte verbindt om het gehele experimentele proces te besturen. Het verlichtingssysteem is in de zoutneveltestkamer geïnstalleerd om zonlicht te simuleren. Het verlichtingssysteem bestaat uit infraroodlampen en een tijdregelaar. Tegelijkertijd is er een temperatuursensor in de zoutneveltestkamer geïnstalleerd om de temperatuur rond het monster in realtime te bewaken.
Spanningscorrosiemonsters onder constante belasting werden verwerkt volgens NACETM0177-2005 (Laboratoriumonderzoek naar de weerstand van metalen tegen sulfide-spanningsscheuren en spanningscorrosie in een H2S-omgeving). De spanningscorrosiemonsters werden eerst gereinigd met aceton en ultrasoon gereinigd om olieresten te verwijderen, vervolgens gedehydrateerd met alcohol en gedroogd in een oven. Daarna werden de schone monsters in de testkamer van de zoutsproeitest geplaatst om de corrosiesituatie in het vochtige klimaat van Chongqing te simuleren. Volgens de norm NACETM0177-2005 en de zoutsproeitestnorm GB/T 10.125-2012 werd de testduur voor spanningscorrosie onder constante belasting in dit onderzoek uniform vastgesteld op 168 uur. Trekproeven werden uitgevoerd op de corrosiemonsters onder verschillende corrosieomstandigheden met behulp van de MTS-810 universele trekbank, waarna hun mechanische eigenschappen en breukcorrosiemorfologie werden geanalyseerd.
Figuur 1 toont de macro- en micromorfologie van de oppervlaktecorrosie van spanningscorrosiemonsters van zeer sterke bouten onder verschillende corrosieomstandigheden.2 en 3 respectievelijk.
Macroscopische morfologie van spanningscorrosiemonsters van 20MnTiB-bouten met hoge sterkte onder verschillende gesimuleerde corrosieomstandigheden: (a) geen corrosie; (b) 1 keer; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50 °C.
Micromorfologie van corrosieproducten van 20MnTiB-bouten met hoge sterkte in verschillende gesimuleerde corrosieomgevingen (100×): (a) 1 keer; (b) 20 ×; (c) 200 ×; (d) pH 3,5; (e) pH 7,5; (f) 50 °C.
Uit figuur 2a blijkt dat het oppervlak van het ongecorrodeerde, zeer sterke boutmonster een heldere metaalglans vertoont zonder duidelijke corrosie. Onder de omstandigheden van de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing (figuur 2b) was het oppervlak van het monster echter gedeeltelijk bedekt met lichtbruine en bruinrode corrosieproducten, terwijl sommige delen van het oppervlak nog steeds een duidelijke metaalglans vertoonden. Dit duidt erop dat slechts enkele delen van het monsteroppervlak licht gecorrodeerd waren en dat de gesimuleerde corrosieoplossing geen effect had op het oppervlak van het monster. Materiaaleigenschappen hebben weinig effect. Onder de voorwaarde van 20 × de oorspronkelijke concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing (Fig. 2c) was het oppervlak van het boutmonster echter volledig bedekt met een grote hoeveelheid lichtbruine corrosieproducten en een kleine hoeveelheid bruinrode corrosieproducten. Er was geen duidelijke metaalglans te zien en er bevond zich een kleine hoeveelheid bruinzwart corrosieproduct nabij het oppervlak van het substraat. Onder de voorwaarde van 200 × de oorspronkelijke concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing (Fig. 2d) was het oppervlak van het monster volledig bedekt met bruine corrosieproducten en verschenen er bruinzwart corrosieproducten in sommige gebieden.
Naarmate de pH daalde tot 3,5 (Fig. 2e), bevonden de lichtbruine corrosieproducten zich voornamelijk aan het oppervlak van de monsters, en een deel van deze corrosieproducten was afgeschilferd.
Figuur 2g laat zien dat naarmate de temperatuur stijgt tot 50 °C, de hoeveelheid bruinrode corrosieproducten op het oppervlak van het monster sterk afneemt, terwijl de helderbruine corrosieproducten een groot deel van het oppervlak van het monster bedekken. De corrosieproductlaag is relatief los en sommige bruinzwart gekleurde producten laten los.
Zoals weergegeven in Figuur 3, vertonen de corrosieproducten op het oppervlak van de 20MnTiB-monsters voor spanningscorrosie van hoogsterktebouten onder verschillende corrosieomstandigheden een duidelijke delaminatie, en neemt de dikte van de corrosielaag toe met de toename van de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing. Onder de omstandigheden van de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing (Fig. 3a) kunnen de corrosieproducten op het oppervlak van het monster worden onderverdeeld in twee lagen: de buitenste laag corrosieproducten is gelijkmatig verdeeld, maar vertoont een groot aantal scheuren; de binnenste laag bestaat uit een losse cluster van corrosieproducten. Onder de omstandigheden van 20× de oorspronkelijke concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing (Fig. 3b) kan de corrosielaag op het oppervlak van het monster worden onderverdeeld in drie lagen: de buitenste laag bestaat voornamelijk uit verspreide clusters van corrosieproducten, die los en poreus zijn en geen goede beschermende werking hebben; de middelste laag is een uniforme laag corrosieproducten, maar vertoont duidelijke scheuren, waardoor corrosie-ionen door de scheuren kunnen dringen en het substraat kunnen eroderen; De binnenste laag is een dichte corrosieproductlaag zonder duidelijke scheuren, die een goede beschermende werking heeft op het substraat. Onder de voorwaarde van 200× de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossingsconcentratie (Fig. 3c) kan de corrosielaag op het oppervlak van het monster worden onderverdeeld in drie lagen: de buitenste laag is een dunne en uniforme corrosieproductlaag; de middelste laag bestaat voornamelijk uit bloemblad- en schilfervormige corrosie. De binnenste laag is een dichte corrosieproductlaag zonder duidelijke scheuren en gaten, die een goede beschermende werking heeft op het substraat.
Uit figuur 3d blijkt dat er in de gesimuleerde corrosieomgeving met een pH van 3,5 een groot aantal vlokvormige of naaldvormige corrosieproducten aanwezig is op het oppervlak van het 20MnTiB-hoogsterkteboutmonster. Er wordt verondersteld dat deze corrosieproducten voornamelijk bestaan ​​uit γ-FeOOH en een kleine hoeveelheid α-FeOOH die ertussen verweven is26, en dat de corrosielaag duidelijke scheuren vertoont.
Uit figuur 3f blijkt dat bij een temperatuur van 50 °C geen duidelijke dichte binnenste roestlaag in de corrosielaagstructuur werd aangetroffen. Dit duidt erop dat er bij 50 °C openingen tussen de corrosielagen aanwezig waren, waardoor het substraat niet volledig bedekt was met corrosieproducten. Dit biedt bescherming tegen een verhoogde neiging tot corrosie van het substraat.
De mechanische eigenschappen van bouten met hoge sterkte onder constante belasting en spanningscorrosie in verschillende corrosieve omgevingen worden weergegeven in tabel 2:
Uit tabel 2 blijkt dat de mechanische eigenschappen van de 20MnTiB-boutmonsters met hoge sterkte na de versnelde corrosietest met droog-natcyclus in verschillende gesimuleerde corrosieomgevingen nog steeds voldoen aan de standaardvereisten, maar dat er wel enige schade is opgetreden in vergelijking met de niet-gecorrodeerde monsters. Bij de concentratie van de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing veranderden de mechanische eigenschappen van het monster niet significant, maar bij een 20× of 200× hogere concentratie van de gesimuleerde oplossing nam de rek van het monster significant af. De mechanische eigenschappen zijn vergelijkbaar bij concentraties van 20× en 200× de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing. Wanneer de pH-waarde van de gesimuleerde corrosieoplossing daalde tot 3,5, namen de treksterkte en rek van de monsters significant af. Bij een temperatuur van 50 °C namen de treksterkte en rek significant af en lag de oppervlaktekrimp zeer dicht bij de standaardwaarde.
Figuur 4 toont de breukmorfologieën van de 20MnTiB-monsters die zijn blootgesteld aan spanningscorrosie van hoogsterktebouten onder verschillende corrosieomstandigheden. Deze morfologieën omvatten de macromorfologie van de breuk, de vezelzone in het midden van de breuk, de micromorfologische rand van het schuifvlak en het oppervlak van het monster.
Macroscopische en microscopische breukmorfologieën van 20MnTiB-boutmonsters met hoge sterkte in verschillende gesimuleerde corrosieomgevingen (500×): (a) geen corrosie; (b) 1 keer; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50 °C.
Uit figuur 4 blijkt dat de breuk van het 20MnTiB-monster met hoge sterkte, dat is onderworpen aan spanningscorrosie onder verschillende gesimuleerde corrosieomstandigheden, een typische komvormige breuk vertoont. Vergeleken met het ongecorrodeerde monster (figuur 4a) is het centrale gedeelte van de vezelscheur relatief klein, terwijl het afschuiflipgebied groter is. Dit toont aan dat de mechanische eigenschappen van het materiaal aanzienlijk zijn aangetast na corrosie. Met de toename van de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing namen de putjes in het vezelgebied in het midden van de breuk toe en verschenen er duidelijke scheurnaden. Toen de concentratie twintig keer zo hoog werd als die van de oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing, verschenen er duidelijke corrosieputjes op het grensvlak tussen de rand van de afschuiflip en het oppervlak van het monster, en waren er veel corrosieproducten op het oppervlak aanwezig.
Uit figuur 3d kan worden afgeleid dat er duidelijke scheuren in de corrosielaag op het oppervlak van het monster aanwezig zijn, wat een slechte bescherming van de matrix inhoudt. In de gesimuleerde corrosieoplossing met een pH van 3,5 (figuur 4e) is het oppervlak van het monster ernstig gecorrodeerd en is het centrale vezelgebied duidelijk kleiner. Er zijn veel onregelmatige scheurnaden in het midden van het vezelgebied. Naarmate de pH-waarde van de gesimuleerde corrosieoplossing toeneemt, neemt de scheurzone in het vezelgebied in het midden van de breuk af, de putjes worden geleidelijk kleiner en de putdiepte neemt ook geleidelijk af.
Toen de temperatuur steeg tot 50 °C (fig. 4g), was het oppervlak van de afschuifrand van de breuk in het monster het grootst, namen de putjes in het centrale vezelgebied aanzienlijk toe, en nam ook de putdiepte toe. Het grensvlak tussen de afschuifrand en het monsteroppervlak werd groter. De corrosieproducten en putjes namen toe, wat de verdiepende corrosietrend van het substraat bevestigde, zoals weergegeven in fig. 3f.
De pH-waarde van de corrosieoplossing zal enige schade toebrengen aan de mechanische eigenschappen van 20MnTiB-bouten met hoge sterkte, maar het effect is niet significant. In een corrosieoplossing met een pH van 3,5 zijn grote hoeveelheden vlokvormige of naaldvormige corrosieproducten verdeeld over het oppervlak van het monster, en de corrosielaag vertoont duidelijke scheuren, waardoor het substraat onvoldoende beschermd wordt. Ook zijn er duidelijke corrosieputjes en een grote hoeveelheid corrosieproducten zichtbaar in de microscopische morfologie van de breukvlakken van het monster. Dit toont aan dat het vermogen van het monster om vervorming door externe krachten te weerstaan ​​aanzienlijk wordt verminderd in een zure omgeving, en dat de neiging tot spanningscorrosie van het materiaal aanzienlijk toeneemt.
De oorspronkelijke gesimuleerde corrosieoplossing had weinig effect op de mechanische eigenschappen van de monsters van de zeer sterke bouten. Echter, toen de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing werd verhoogd tot 20 keer die van de oorspronkelijke oplossing, verslechterden de mechanische eigenschappen van de monsters aanzienlijk. Er was duidelijke corrosie zichtbaar in de breukmicrostructuur, met putjes, secundaire scheuren en een grote hoeveelheid corrosieproducten. Bij een verhoging van de concentratie van de gesimuleerde corrosieoplossing van 20 naar 200 keer de oorspronkelijke concentratie, nam het effect van de corrosieoplossing op de mechanische eigenschappen van het materiaal af.
Bij een gesimuleerde corrosietemperatuur van 25 °C veranderen de vloeigrens en treksterkte van de 20MnTiB-bouten nauwelijks in vergelijking met de niet-gecorrodeerde exemplaren. Bij een gesimuleerde corrosietemperatuur van 50 °C nemen de treksterkte en rek van het monster echter significant af, de krimp in de doorsnede benadert de standaardwaarde, de breuklip is het grootst en er ontstaan ​​putjes in het centrale vezelgebied. Ook de putdiepte, corrosieproducten en corrosieputjes nemen significant toe. Dit toont aan dat de synergetische corrosieomgeving met temperatuur een grote invloed heeft op de mechanische eigenschappen van bouten, een effect dat bij kamertemperatuur niet显著 is, maar significant groter wordt bij een temperatuur van 50 °C.
Na de versnelde corrosietest binnenshuis, die de atmosferische omstandigheden in Chongqing simuleerde, bleken de treksterkte, vloeigrens, rek en andere parameters van de 20MnTiB-bouten met hoge sterkte te zijn verminderd en trad er duidelijke spanningsschade op. Doordat het materiaal onder spanning staat, treedt er een significant lokaal corrosieversnellingsverschijnsel op. Door het gecombineerde effect van spanningsconcentratie en corrosieputjes kan dit gemakkelijk leiden tot duidelijke plastische schade aan de bouten met hoge sterkte, waardoor het vermogen om vervorming door externe krachten te weerstaan ​​afneemt en de neiging tot spanningscorrosie toeneemt.
Li, G., Li, M., Yin, Y. & Jiang, S. Experimenteel onderzoek naar de eigenschappen van zeer sterke bouten gemaakt van 20MnTiB-staal bij verhoogde temperatuur. Jaw. Civil Engineering J. 34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. Analyse van breukfalen van 20MnTiB-staal, hoogwaardige bouten voor rails. Warmtebehandeling. Metaal. 42, 185–188 (2017).
Catar, R. & Altun, H. Stresscorrosiescheurgedrag van Mg-Al-Zn-legeringen onder verschillende pH-omstandigheden met behulp van de SSRT-methode. Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
Nazer, AA et al. Effecten van glycine op het elektrochemische en spanningscorrosiegedrag van Cu10Ni-legering in met sulfide verontreinigde pekel. Industrial Engineering. Chemical. reservoir. 50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. Corrosie-eigenschappen van gegoten magnesiumlegering MRI230D in een met Mg(OH)2 verzadigde 3,5% NaCl-oplossing. Alma Mater.Character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS Invloed van chloride-ionen op het statische en spanningscorrosiegedrag van 9Cr martensitisch staal. surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. Synergetisch effect van SRB en temperatuur op spanningscorrosie van X70-staal in kunstmatige zeemodderoplossing. J. Chin. Socialist Party. coros. Pro. 39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. Spanningscorrosiegedrag van 00Cr21Ni14Mn5Mo2N roestvrij staal in zeewater. physics.take an exam.test.36, 1-5 (2018).
Lu, C. Een onderzoek naar vertraagde breuken van hoogwaardige brugbouten. Jaw.Academische school.Rail.Science.2, 10369 (2019).
Ananya, B. Spanningscorrosie van duplex roestvrij staal in bijtende oplossingen. Doctoraal proefschrift, Atlanta, GA, VS: Georgia Institute of Technology 137–8 (2008)
Sunada, S., Masanori, K., Kazuhiko, M. & Sugimoto, K. Effecten van H2SO4- en NaCl-concentraties op spanningscorrosie van SUS304 roestvrij staal in een waterige H2SO4-NaCl-oplossing. Alma Mater. Trans. 47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD Invloed van omgeving en materialen op spanningscorrosie van staal in een H2O/CO/CO2-oplossing. Inter Milan. J. Koros. 2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. & Akram A. Effecten van bicarbonaat, temperatuur en pH op de passivering van API-X100 pijpleidingstaal in een gesimuleerde grondwateroplossing. In IPC 2014-33180.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang, X. & Qu, D. Effect van temperatuur op de vatbaarheid voor spanningscorrosie van austenitisch roestvast staal. Technologie. 18, 42–44 (2018).
Han, S. Door waterstof geïnduceerd vertraagd breukgedrag van verschillende hoogwaardige bevestigingsstaalsoorten (Kunming University of Science and Technology, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. & Zhang, M. Spanningscorrosiemechanisme van GH4080A-legering voor bevestigingsmiddelen.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).