Dziękujemy za odwiedzenie witryny Nature.com. Używana przez Ciebie wersja przeglądarki obsługuje CSS w ograniczonym zakresie. Aby zapewnić Ci najlepsze wrażenia, zalecamy korzystanie z nowszej wersji przeglądarki (lub wyłączenie trybu zgodności w przeglądarce Internet Explorer). Tymczasem, aby zapewnić ciągłą obsługę, będziemy wyświetlać witrynę bez stylów i JavaScript.
Stal 20MnTiB jest najpopularniejszym materiałem o wysokiej wytrzymałości na śruby do konstrukcji stalowych mostów w moim kraju, a jej parametry mają ogromne znaczenie dla bezpiecznej eksploatacji mostów. W oparciu o badania środowiska atmosferycznego w Chongqing, w niniejszym badaniu zaprojektowano roztwór antykorozyjny symulujący wilgotny klimat Chongqing i przeprowadzono testy korozyjne naprężeniowe śrub o wysokiej wytrzymałości symulujące wilgotny klimat Chongqing. Przebadano wpływ temperatury, wartości pH i symulowanego stężenia roztworu korozyjnego na zachowanie się śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB pod wpływem korozji naprężeniowej.
Stal 20MnTiB jest najpopularniejszym materiałem o wysokiej wytrzymałości na śruby do konstrukcji stalowych mostów w moim kraju, a jej wydajność ma ogromne znaczenie dla bezpiecznej eksploatacji mostów. Li i in. 1 przetestowali właściwości stali 20MnTiB powszechnie stosowanej w śrubach o wysokiej wytrzymałości klasy 10.9 w zakresie wysokich temperatur 20~700 ℃ i uzyskali krzywą naprężenie-odkształcenie, granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie, moduł Younga oraz wydłużenie i współczynnik rozszerzalności. Zhang i in. 2, Hu i in. 3 itp. przeprowadzili badania składu chemicznego, badania właściwości mechanicznych, badania mikrostruktury, analizę makroskopową i mikroskopową powierzchni gwintu, a wyniki wykazały, że główną przyczyną pękania śrub o wysokiej wytrzymałości są wady gwintu i występowanie wad gwintu. Duże koncentracje naprężeń, koncentracje naprężeń na wierzchołku pęknięcia i korozja na wolnym powietrzu prowadzą do pękania korozyjnego naprężeniowego.
Śruby o wysokiej wytrzymałości do mostów stalowych są zazwyczaj używane przez długi czas w wilgotnym środowisku. Czynniki takie jak wysoka wilgotność, wysoka temperatura oraz sedymentacja i absorpcja szkodliwych substancji w środowisku mogą łatwo powodować korozję konstrukcji stalowych. Korozja może powodować utratę przekroju poprzecznego śruby o wysokiej wytrzymałości, co skutkuje licznymi defektami i pęknięciami. A te defekty i pęknięcia będą się nadal rozszerzać, zmniejszając w ten sposób żywotność śrub o wysokiej wytrzymałości, a nawet powodując ich pękanie. Do tej pory przeprowadzono wiele badań nad wpływem korozji środowiskowej na odporność materiałów na korozję naprężeniową. Catar i in. 4 zbadali zachowanie się stopów magnezu o różnej zawartości aluminium w środowisku kwaśnym, zasadowym i obojętnym za pomocą testu o małej szybkości odkształcania (SSRT). Abdel i in. 5 zbadali zachowanie się stopu Cu10Ni w elektrochemicznym i naprężeniowym pękaniu korozyjnym w 3,5% roztworze NaCl w obecności różnych stężeń jonów siarczkowych. Aghion i in. 6 ocenili odporność korozyjną odlewanego ciśnieniowo stopu magnezu MRI230D w 3,5% roztwór NaCl przez test zanurzeniowy, test w mgle solnej, analizę polaryzacji potencjodynamicznej i SSRT. Zhang i in. 7 badali korozję naprężeniową stali martenzytycznej 9Cr przy użyciu SSRT i tradycyjnych elektrochemicznych technik badawczych oraz uzyskali wpływ jonów chlorkowych na korozję statyczną stali martenzytycznej w temperaturze pokojowej. Chen i in. 8 badali korozję naprężeniową i mechanizm pękania stali X70 w symulowanym roztworze mułu morskiego zawierającym SRB w różnych temperaturach za pomocą SSRT. Liu i in. 9 użyli SSRT do zbadania wpływu temperatury i szybkości odkształcania rozciągającego na odporność na korozję naprężeniową w wodzie morskiej austenitycznej stali nierdzewnej 00Cr21Ni14Mn5Mo2N. Wyniki pokazują, że temperatura w zakresie 35~65℃ nie ma znaczącego wpływu na korozję naprężeniową stali nierdzewnej. Lu i in. 10 oceniono podatność na opóźnione pękanie próbek o różnych klasach wytrzymałości na rozciąganie za pomocą testu opóźnionego pękania pod obciążeniem własnym i SSRT. Sugeruje się, aby wytrzymałość na rozciąganie śrub o wysokiej wytrzymałości ze stali 20MnTiB i 35VB była kontrolowana na poziomie 1040–1190 MPa. Jednak większość tych badań zasadniczo wykorzystuje prosty 3,5% roztwór NaCl do symulacji środowiska korozyjnego, podczas gdy rzeczywiste środowisko użytkowania śrub o wysokiej wytrzymałości jest bardziej złożone i ma wiele czynników wpływających, takich jak wartość pH śruby. Ananya i in. 11 zbadali wpływ parametrów środowiskowych i materiałów w środowisku korozyjnym na korozję i pękanie korozyjne naprężeniowe stali nierdzewnych dupleksowych. Sunada i in. 12 przeprowadziło testy pękania korozyjnego naprężeniowego w temperaturze pokojowej na stali SUS304 w roztworach wodnych zawierających H2SO4 (0–5,5 kmol/m-3) i NaCl (0–4,5 kmol/m-3). Zbadano również wpływ H2SO4 i NaCl na rodzaje korozji stali SUS304. Merwe i in. 13 użyli SSRT do zbadania wpływu kierunku walcowania, temperatury, stężenia CO2/CO, ciśnienia gazu i czasu korozji na podatność stali A516 na korozję naprężeniową w zbiornikach ciśnieniowych. Używając roztworu NS4 jako roztworu symulującego wody gruntowe, Ibrahim i in. 14 zbadali wpływ parametrów środowiskowych, takich jak stężenie jonów wodorowęglanowych (HCO), pH i temperatura, na pękanie korozyjne naprężeniowe stali rurociągowej API-X100 po odklejeniu powłoki. Shan i in. 15 badali prawo wariacyjne podatności na korozję naprężeniową austenitycznej stali nierdzewnej 00Cr18Ni10 w funkcji temperatury w różnych warunkach temperaturowych (30~250℃) w środowisku czarnej wody w symulowanej instalacji węglowo-wodorowej za pomocą SSRT. Han i in. 16 scharakteryzowali podatność na kruchość wodorową próbek śrub o wysokiej wytrzymałości, stosując test opóźnionego pękania pod obciążeniem stałym i SSRT. Zhao 17 badali wpływ pH, SO42-, Cl-1 na zachowanie się stopu GH4080A pod wpływem korozji naprężeniowej za pomocą SSRT. Wyniki pokazują, że im niższa wartość pH, tym gorsza odporność stopu GH4080A na korozję naprężeniową. Wykazuje on oczywistą wrażliwość na korozję naprężeniową w przypadku Cl-1 i nie jest wrażliwy na działanie jonowego środowiska SO42- w temperaturze pokojowej. Jednakże istnieje niewiele badań dotyczących wpływu korozji środowiskowej na śruby o wysokiej wytrzymałości ze stali 20MnTiB.
Aby poznać przyczyny uszkodzeń śrub o wysokiej wytrzymałości stosowanych w mostach, autor przeprowadził szereg badań. Wybrano próbki śrub o wysokiej wytrzymałości, a przyczyny uszkodzeń tych próbek omówiono z perspektywy składu chemicznego, mikroskopowej morfologii pęknięć, struktury metalograficznej i analizy właściwości mechanicznych19, 20. Na podstawie badań środowiska atmosferycznego w Chongqing w ostatnich latach opracowano schemat korozji symulujący wilgotny klimat Chongqing. Przeprowadzono eksperymenty korozji naprężeniowej, eksperymenty korozji elektrochemicznej i eksperymenty zmęczenia korozyjnego śrub o wysokiej wytrzymałości w symulowanym wilgotnym klimacie Chongqing. W tym badaniu zbadano wpływ temperatury, wartości pH i stężenia symulowanego roztworu korozyjnego na zachowanie się śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB pod wpływem korozji naprężeniowej poprzez testy właściwości mechanicznych, makroskopową i mikroskopową analizę pęknięć oraz produkty korozji powierzchniowej.
Chongqing znajduje się w południowo-zachodnich Chinach, w górnym biegu rzeki Jangcy, i panuje w nim wilgotny klimat monsunowy subtropikalny. Średnia roczna temperatura wynosi 16-18°C, średnia roczna wilgotność względna wynosi przeważnie 70-80%, liczba godzin słonecznych w ciągu roku wynosi 1000-1400 godzin, a procent nasłonecznienia wynosi zaledwie 25-35%.
Według raportów dotyczących nasłonecznienia i temperatury otoczenia w Chongqing w latach 2015–2018, średnia dzienna temperatura w Chongqing wynosi od 17°C do 23°C. Najwyższa temperatura na korpusie mostu Chaotianmen w Chongqing może osiągnąć 50°C. Dlatego też, poziomy temperatur dla testu odporności na korozję naprężeniową ustalono na 25°C i 50°C.
Wartość pH symulowanego roztworu korozyjnego bezpośrednio określa ilość jonów H+, ale nie oznacza to, że im niższa wartość pH, tym łatwiej zachodzi korozja. Wpływ pH na wyniki będzie różny dla różnych materiałów i roztworów. Aby lepiej zbadać wpływ symulowanego roztworu korozyjnego na odporność śrub o wysokiej wytrzymałości na korozję naprężeniową, wartości pH eksperymentów korozyjnych naprężeniowych ustalono na 3,5, 5,5 i 7,5 w połączeniu z badaniami literaturowymi23 i zakresem pH rocznych opadów deszczu w Chongqing w latach 2010–2018.
Im wyższe stężenie symulowanego roztworu korozyjnego, tym większa zawartość jonów w symulowanym roztworze korozyjnym i tym większy wpływ na właściwości materiału. Aby zbadać wpływ symulowanego stężenia roztworu korozyjnego na korozję naprężeniową śrub o wysokiej wytrzymałości, przeprowadzono sztuczny laboratoryjny test przyspieszonej korozji, a symulowane stężenie roztworu korozyjnego ustawiono na poziom 4 bez korozji, co odpowiadało oryginalnemu symulowanemu stężeniu roztworu korozyjnego (1×), 20 × oryginalnemu symulowanemu stężeniu roztworu korozyjnego (20 ×) i 200 × oryginalnemu symulowanemu stężeniu roztworu korozyjnego (200 ×).
Środowisko o temperaturze 25°C, wartości pH 5,5 i stężeniu oryginalnego symulowanego roztworu korozyjnego jest najbliższe rzeczywistym warunkom użytkowania śrub o wysokiej wytrzymałości w mostach. Jednak w celu przyspieszenia procesu badania korozji, warunki eksperymentalne o temperaturze 25°C, pH 5,5 i stężeniu 200 × oryginalnego symulowanego roztworu korozyjnego zostały przyjęte jako grupa kontrolna odniesienia. Gdy badano wpływ temperatury, stężenia lub wartości pH symulowanego roztworu korozyjnego na odporność na korozję naprężeniową śrub o wysokiej wytrzymałości, pozostałe czynniki pozostały niezmienione, co zostało wykorzystane jako poziom eksperymentalny grupy kontrolnej odniesienia.
Zgodnie z raportem dotyczącym jakości środowiska atmosferycznego z lat 2010–2018 wydanym przez Biuro Ekologii i Środowiska Miasta Chongqing, odnosząc się do składników opadów zgłoszonych w Zhang24 i innych publikacjach dotyczących Chongqing, zaprojektowano symulowany roztwór korozyjny oparty na zwiększaniu stężenia SO42-. Skład opadów w głównym obszarze miejskim Chongqing w 2017 r. Skład symulowanego roztworu korozyjnego przedstawiono w tabeli 1:
Roztwór symulowanej korozji przygotowano metodą równowagi stężenia jonów chemicznych, stosując odczynniki analityczne i wodę destylowaną. Wartość pH roztworu symulowanej korozji ustalono za pomocą precyzyjnego pehametru, roztworu kwasu azotowego i roztworu wodorotlenku sodu.
Aby symulować wilgotny klimat w Chongqing, tester mgły solnej został specjalnie zmodyfikowany i zaprojektowany25. Jak pokazano na rysunku 1, sprzęt eksperymentalny ma dwa systemy: system mgły solnej i system oświetlenia. System mgły solnej jest główną funkcją sprzętu eksperymentalnego, który składa się z części sterującej, części natryskowej i części indukcyjnej. Funkcją części natryskowej jest pompowanie mgły solnej do komory testowej za pomocą sprężarki powietrza. Część indukcyjna składa się z elementów pomiaru temperatury, które mierzą temperaturę w komorze testowej. Część sterująca składa się z mikrokomputera, który łączy część natryskową i część indukcyjną, aby kontrolować cały proces eksperymentalny. System oświetlenia jest zainstalowany w komorze testowej mgły solnej, aby symulować światło słoneczne. System oświetlenia składa się z lamp podczerwonych i sterownika czasu. Jednocześnie w komorze testowej mgły solnej zainstalowany jest czujnik temperatury, aby monitorować temperaturę wokół próbki w czasie rzeczywistym.
Próbki korozyjne naprężeniowe pod stałym obciążeniem zostały przetworzone zgodnie z NACETM0177-2005 (Laboratoryjne badania pękania naprężeniowego siarczków i odporności metali na korozję naprężeniową w środowisku H2S). Próbki korozyjne naprężeniowe zostały najpierw oczyszczone acetonem i ultradźwiękowym czyszczeniem mechanicznym w celu usunięcia pozostałości oleju, a następnie odwodnione alkoholem i wysuszone w piecu. Następnie czyste próbki umieszczono w komorze testowej urządzenia do badania w mgle solnej, aby symulować sytuację korozyjną w wilgotnym środowisku klimatu Chongqing. Zgodnie z normą NACETM0177-2005 i normą dotyczącą badania w mgle solnej GB/T 10,125-2012, czas badania korozji naprężeniowej pod stałym obciążeniem w tym badaniu określono jednolicie na 168 h. Przeprowadzono próby rozciągania próbek korozyjnych w różnych warunkach korozyjnych na uniwersalnej maszynie do wytrzymałości na rozciąganie MTS-810, a ich właściwości mechaniczne i morfologię korozji pęknięć zostały przeanalizowane.
Rysunek 1 przedstawia makro- i mikromorfologię korozji powierzchniowej próbek śrub o dużej wytrzymałości poddanych korozji naprężeniowej w różnych warunkach korozji2 i 3 odpowiednio.
Makroskopowa morfologia próbek poddanych korozji naprężeniowej śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB w różnych symulowanych środowiskach korozyjnych: (a) brak korozji; (b) 1 raz; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50°C.
Mikromorfologia produktów korozji śrub o dużej wytrzymałości 20MnTiB w różnych symulowanych środowiskach korozyjnych (100×): (a) 1 raz; (b) 20 ×; (c) 200 ×; (d) pH 3,5; (e) pH 7,5; (f) 50°C.
Jak widać na rys. 2a, powierzchnia nieskorodowanej próbki śruby o wysokiej wytrzymałości ma jasny metaliczny połysk bez widocznej korozji. Jednak w warunkach oryginalnego symulowanego roztworu korozyjnego (rys. 2b) powierzchnia próbki była częściowo pokryta brązowymi i brązowo-czerwonymi produktami korozji, a niektóre obszary powierzchni nadal wykazywały wyraźny metaliczny połysk, co wskazuje, że tylko niektóre obszary powierzchni próbki były lekko skorodowane, a symulowany roztwór korozyjny nie miał wpływu na powierzchnię próbki. Właściwości materiału mają niewielki wpływ. Jednakże w warunkach 20-krotności pierwotnego symulowanego stężenia roztworu korozyjnego (rys. 2c) powierzchnia próbki śruby o wysokiej wytrzymałości została całkowicie pokryta dużą ilością brązowych produktów korozji i niewielką ilością brązowo-czerwonych produktów korozji, nie zaobserwowano wyraźnego metalicznego połysku, a w pobliżu powierzchni podłoża znajdowała się niewielka ilość brązowo-czarnych produktów korozji. Natomiast w warunkach 200-krotności pierwotnego symulowanego stężenia roztworu korozyjnego (rys. 2d) powierzchnia próbki jest całkowicie pokryta brązowymi produktami korozji, a brązowo-czarne produkty korozji pojawiają się w niektórych obszarach.
Gdy pH spadło do 3,5 (rys. 2e), na powierzchni próbek znajdowało się najwięcej produktów korozji o barwie jasnobrązowej, a część produktów korozji uległa złuszczeniu.
Rysunek 2g pokazuje, że wraz ze wzrostem temperatury do 50 °C zawartość brązowo-czerwonych produktów korozji na powierzchni próbki gwałtownie spada, podczas gdy jasnobrązowe produkty korozji pokrywają powierzchnię próbki na dużym obszarze. Warstwa produktów korozji jest stosunkowo luźna, a niektóre brązowo-czarne produkty odpadają.
Jak pokazano na rysunku 3, w różnych środowiskach korozyjnych, produkty korozji na powierzchni próbek 20MnTiB o wysokiej wytrzymałości poddanych korozji naprężeniowej są wyraźnie rozwarstwione, a grubość warstwy korozyjnej zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia symulowanego roztworu korozyjnego. W warunkach oryginalnego symulowanego roztworu korozyjnego (rys. 3a) produkty korozji na powierzchni próbki można podzielić na dwie warstwy: najbardziej zewnętrzna warstwa produktów korozji jest równomiernie rozłożona, ale pojawia się duża liczba pęknięć; warstwa wewnętrzna jest luźnym skupiskiem produktów korozji. W warunkach 20-krotności oryginalnego symulowanego stężenia roztworu korozyjnego (rys. 3b) warstwa korozji na powierzchni próbki może być podzielona na trzy warstwy: najbardziej zewnętrzna warstwa to głównie rozproszone skupiska produktów korozji, które są luźne i porowate i nie mają dobrych właściwości ochronnych; Warstwa środkowa jest jednolitą warstwą produktów korozji, ale występują widoczne pęknięcia, a jony korozyjne mogą przechodzić przez pęknięcia i erodować podłoże; Warstwa wewnętrzna jest gęstą warstwą produktów korozji bez widocznych pęknięć, co ma dobry efekt ochronny na podłoże. W warunkach 200-krotnego symulowanego stężenia roztworu korozyjnego (rys. 3c) warstwę korozyjną na powierzchni próbki można podzielić na trzy warstwy: najbardziej zewnętrzna warstwa jest cienką i jednorodną warstwą produktów korozji; warstwa środkowa ma głównie kształt płatków i płatków korozji Warstwa wewnętrzna jest gęstą warstwą produktów korozji bez widocznych pęknięć i otworów, co ma dobry efekt ochronny na podłoże.
Z rys. 3d wynika, że ​​w symulowanym środowisku korozyjnym o pH 3,5 na powierzchni próbki śruby o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB znajduje się duża liczba kłaczkowatych lub igłowatych produktów korozji. Przypuszcza się, że te produkty korozji składają się głównie z γ-FeOOH i niewielkiej ilości przeplatanego α-FeOOH26, ​​a warstwa korozyjna ma wyraźne pęknięcia.
Z rys. 3f wynika, że ​​po wzroście temperatury do 50°C nie stwierdzono wyraźnej, gęstej, wewnętrznej warstwy rdzy w strukturze warstwy korozyjnej, co wskazuje na istnienie szczelin między warstwami korozji w temperaturze 50°C, przez co podłoże nie było całkowicie pokryte produktami korozji. Zapewnia ochronę przed zwiększoną tendencją do korozji podłoża.
W tabeli 2 przedstawiono właściwości mechaniczne śrub o dużej wytrzymałości poddanych stałemu obciążeniu korozyjnemu w różnych środowiskach korozyjnych:
Z tabeli 2 wynika, że ​​właściwości mechaniczne próbek śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB nadal spełniają wymagania normy po teście korozji przyspieszonej w cyklu suchym i mokrym w różnych symulowanych środowiskach korozyjnych, ale występują pewne uszkodzenia w porównaniu z próbkami nieskorodowanymi.Przy stężeniu oryginalnego symulowanego roztworu korozyjnego właściwości mechaniczne próbki nie zmieniły się znacząco, ale przy stężeniu symulowanego roztworu 20× lub 200× wydłużenie próbki znacznie spadło.Właściwości mechaniczne są podobne przy stężeniach 20× i 200× oryginalnych symulowanych roztworów korozyjnych.Gdy wartość pH symulowanego roztworu korozyjnego spadła do 3,5, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie próbek znacznie spadły.Gdy temperatura wzrosła do 50°C, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie znacznie spadły, a szybkość skurczu powierzchniowego jest bardzo bliska wartości standardowej.
Morfologię pęknięć próbek śrub o dużej wytrzymałości 20MnTiB poddanych korozji naprężeniowej w różnych środowiskach korozyjnych pokazano na rysunku 4. Należą do nich makromorfologia pęknięcia, strefa włókien w środku pęknięcia, mikromorfologiczna krawędź interfejsu ścinającego i powierzchnia próbki.
Makroskopowa i mikroskopowa morfologia pęknięć próbek śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB w różnych symulowanych środowiskach korozyjnych (500×): (a) brak korozji; (b) 1 raz; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50°C.
Na rys. 4 widać, że pęknięcie próbki śruby o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB poddanej korozji naprężeniowej w różnych symulowanych środowiskach korozyjnych przedstawia typowe pęknięcie typu „czapka-stożek”. W porównaniu z próbką nieskorodowaną (rys. 4a) środkowy obszar pęknięcia w obszarze włókien jest stosunkowo mały, a obszar krawędzi ścinającej jest większy. Świadczy to o znacznym pogorszeniu właściwości mechanicznych materiału po korozji. Wraz ze wzrostem stężenia symulowanego roztworu korozyjnego, wżery w obszarze włókien w środku pęknięcia wzrosły i pojawiły się wyraźne szwy rozdarciowe. Gdy stężenie wzrosło 20-krotnie w stosunku do pierwotnego symulowanego roztworu korozyjnego, widoczne wżery korozyjne pojawiły się na styku krawędzi krawędzi ścinającej z powierzchnią próbki, a na powierzchni próbki znajdowało się wiele produktów korozji.
Z rysunku 3d wynika, że ​​w warstwie korozyjnej na powierzchni próbki widoczne są wyraźne pęknięcia, co nie zapewnia dobrego efektu ochronnego dla matrycy. W symulowanym roztworze korozyjnym o pH 3,5 (rysunek 4e) powierzchnia próbki jest silnie skorodowana, a obszar włókien centralnych jest wyraźnie zawężony. W centrum obszaru włókien występuje duża liczba nieregularnych szwów rozdarciowych. Wraz ze wzrostem wartości pH symulowanego roztworu korozyjnego, strefa rozdarcia w obszarze włókien w centrum pęknięcia zmniejsza się, wżery stopniowo się zmniejszają, a głębokość wżerów również stopniowo maleje.
Po wzroście temperatury do 50°C (rys. 4g) powierzchnia przełomu ścinającego próbki była największa, wżery w obszarze włókien centralnych znacznie wzrosły, a ich głębokość również wzrosła, a granica między krawędzią przełomu ścinającego a powierzchnią próbki uległa zwiększeniu. Wzrosła ilość produktów korozji i wżerów, co potwierdziło pogłębiający się trend korozji podłoża, widoczny na rys. 3f.
Wartość pH roztworu korozyjnego spowoduje pewne uszkodzenia właściwości mechanicznych śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB, ale efekt ten nie jest znaczący. W roztworze korozyjnym o pH 3,5 duża liczba kłaczkowatych lub igłowatych produktów korozji jest rozłożona na powierzchni próbki, a warstwa korozyjna ma wyraźne pęknięcia, które nie mogą stanowić dobrej ochrony dla podłoża. Widoczne są również wyraźne wżery korozyjne i duża liczba produktów korozji w mikroskopowej morfologii pęknięcia próbki. Pokazuje to, że zdolność próbki do przeciwstawiania się odkształceniu pod wpływem siły zewnętrznej jest znacznie zmniejszona w środowisku kwaśnym, a stopień skłonności materiału do korozji naprężeniowej znacznie wzrasta.
Oryginalny symulowany roztwór korozyjny miał niewielki wpływ na właściwości mechaniczne próbek śrub o wysokiej wytrzymałości, ale wraz ze wzrostem stężenia symulowanego roztworu korozyjnego do 20-krotności oryginalnego symulowanego roztworu korozyjnego, właściwości mechaniczne próbek uległy znacznemu pogorszeniu, a w mikrostrukturze pęknięć pojawiła się wyraźna korozja, wżery, pęknięcia wtórne i wiele produktów korozji. Gdy stężenie symulowanego roztworu korozyjnego wzrosło z 20 do 200 razy w stosunku do oryginalnego symulowanego stężenia roztworu korozyjnego, wpływ stężenia roztworu korozyjnego na właściwości mechaniczne materiału osłabł.
Gdy symulowana temperatura korozji wynosi 25℃, granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie próbek śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB nie zmieniają się znacząco w porównaniu z próbkami nieskorodowanymi. Jednakże w symulowanym środowisku korozyjnym o temperaturze 50°C wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie próbki znacznie spadły, szybkość skurczu przekroju była bliska wartości standardowej, krawędź ścinania pęknięcia była największa, a w obszarze środkowego włókna pojawiły się wgłębienia. Znacznie wzrosła głębokość wżerów, wzrosła ilość produktów korozji i wżerów korozyjnych. Pokazuje to, że synergistyczne środowisko korozyjne o wysokiej wytrzymałości ma duży wpływ na właściwości mechaniczne śrub o wysokiej wytrzymałości, co nie jest oczywiste w temperaturze pokojowej, ale staje się bardziej znaczące, gdy temperatura osiągnie 50°C.
Po teście przyspieszonej korozji w pomieszczeniu, symulującym warunki atmosferyczne w Chongqing, wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, wydłużenie i inne parametry śrub o wysokiej wytrzymałości 20MnTiB uległy zmniejszeniu, a ponadto wystąpiły widoczne uszkodzenia naprężeniowe. Ponieważ materiał jest poddawany naprężeniom, wystąpi wyraźne lokalne zjawisko przyspieszenia korozji. Ze względu na połączony wpływ koncentracji naprężeń i wżerów korozyjnych łatwo jest spowodować widoczne uszkodzenia plastyczne śrub o wysokiej wytrzymałości, zmniejszyć ich zdolność do przeciwstawiania się odkształceniom spowodowanym siłami zewnętrznymi i zwiększyć tendencję do korozji naprężeniowej.
Li, G., Li, M., Yin, Y. i Jiang, S. Badania eksperymentalne właściwości śrub o wysokiej wytrzymałości wykonanych ze stali 20MnTiB w podwyższonej temperaturze.szczęka.Inżynieria lądowa.J. 34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. i Yang, Q. Analiza pęknięć śrub o wysokiej wytrzymałości ze stali 20MnTiB do szyn. Obróbka cieplna. Metal. 42, 185–188 (2017).
Catar, R. i Altun, H. Zachowanie się stopów Mg-Al-Zn w warunkach korozji naprężeniowej przy różnym pH metodą SSRT.Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
Nazer, AA i in. Wpływ glicyny na elektrochemiczne i korozyjne pękanie naprężeniowe stopu Cu10Ni w solance zanieczyszczonej siarczkami. Inżynieria przemysłowa. Zbiornik chemiczny. 50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. i Lulu, N. Właściwości korozyjne odlewanego ciśnieniowo stopu magnezu MRI230D w 3,5% roztworze NaCl nasyconym Mg(OH)2. alma mater.character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. i Preet, MS Wpływ jonów chlorkowych na korozję statyczną i naprężeniową stali martenzytycznej 9Cr.surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. i Song, B. Synergistyczny efekt SRB i temperatury na pękanie korozyjne naprężeniowe stali X70 w sztucznym roztworze mułu morskiego. J. Chin.Socialist Party.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. i Yang, S. Zachowanie stali nierdzewnej 00Cr21Ni14Mn5Mo2N w warunkach korozji naprężeniowej w wodzie morskiej. Fizyka. Zdaj egzamin. Test. 36, 1-5 (2018).
Lu, C. Badanie opóźnionego pękania śrub mostowych o dużej wytrzymałości.jaw.Academic school.rail.science.2, 10369 (2019).
Ananya, B. Pękanie korozyjne naprężeniowe stali nierdzewnych dupleksowych w roztworach żrących. Rozprawa doktorska, Atlanta, GA, USA: Georgia Institute of Technology 137–8 (2008)
Sunada, S., Masanori, K., Kazuhiko, M. i Sugimoto, K. Wpływ stężeń H2SO4 i Naci na korozję naprężeniową stali nierdzewnej SUS304 w wodnym roztworze H2SO4-NaCl. alma mater.trans.47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD Wpływ środowiska i materiałów na korozję naprężeniową stali w roztworze H2O/CO/CO2.Inter Milan.J. Koros.2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. i Akram A. Wpływ wodorowęglanu, temperatury i pH na pasywację stali rurociągowej API-X100 w symulowanym roztworze wód gruntowych. W IPC 2014-33180.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang, X. i Qu, D. Wpływ temperatury na podatność na pękanie korozyjne naprężeniowe stali nierdzewnej austenitycznej.coro.be opposed to.Technology.18, 42–44 (2018).
Han, S. Opóźnione pękanie wywołane wodorem kilku gatunków stali o wysokiej wytrzymałości stosowanych do elementów złącznych (Uniwersytet Nauki i Technologii w Kunming, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. i Zhang, M. Mechanizm korozji naprężeniowej stopu GH4080A stosowanego w elementach złącznych.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).