Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümü CSS için sınırlı desteğe sahiptir. En iyi deneyim için, güncel bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu kapatmanızı) öneririz. Bu arada, desteğin devamını sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan görüntüleyeceğiz.
Ülkemizde çelik yapı köprülerinde en yaygın kullanılan yüksek mukavemetli cıvata malzemesi 20MnTiB çeliğidir ve performansı köprülerin güvenli işletimi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Chongqing'in atmosferik ortamının incelenmesine dayanarak, Chongqing'in nemli iklimini simüle eden bir korozyon çözeltisi tasarlanmış ve Chongqing'in nemli iklimini simüle eden yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonu testleri yapılmıştır. Sıcaklık, pH değeri ve simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonu davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir.
20MnTiB çeliği, ülkemizde çelik yapı köprülerinde en yaygın kullanılan yüksek mukavemetli cıvata malzemesidir ve performansı köprülerin güvenli işletimi için büyük önem taşımaktadır. Li vd. 1, 20~700 ℃ yüksek sıcaklık aralığında, 10.9 sınıfı yüksek mukavemetli cıvatalarda yaygın olarak kullanılan 20MnTiB çeliğinin özelliklerini test etmiş ve gerilme-gerinim eğrisi, akma dayanımı, çekme dayanımı, Young modülü, uzama ve genleşme katsayısını elde etmiştir. Zhang vd. 2, Hu vd. 3, vb., kimyasal bileşim testi, mekanik özellik testi, mikro yapı testi, diş yüzeyinin makroskobik ve mikroskobik analizi yoluyla, yüksek mukavemetli cıvataların kırılmasının ana nedeninin diş kusurlarıyla ilgili olduğunu ve diş kusurlarının, büyük gerilme konsantrasyonlarının, çatlak ucu gerilme konsantrasyonlarının ve açık hava korozyon koşullarının hepsinin gerilme korozyonu çatlamasına yol açtığını göstermiştir.
Çelik köprülerde kullanılan yüksek mukavemetli cıvatalar genellikle nemli ortamlarda uzun süre kullanılır. Yüksek nem, yüksek sıcaklık ve ortamdaki zararlı maddelerin çökelmesi ve emilmesi gibi faktörler, çelik yapıların korozyonuna kolayca neden olabilir. Korozyon, yüksek mukavemetli cıvataların kesit kaybına yol açarak çok sayıda kusur ve çatlak oluşmasına neden olur. Bu kusurlar ve çatlaklar genişlemeye devam ederek yüksek mukavemetli cıvataların ömrünü kısaltır ve hatta kırılmalarına neden olabilir. Şimdiye kadar, çevresel korozyonun malzemelerin gerilme korozyonu performansı üzerindeki etkisine dair birçok çalışma yapılmıştır. Catar vd.⁴, yavaş gerinim hızı testi (SSRT) ile asidik, alkali ve nötr ortamlarda farklı alüminyum içeriğine sahip magnezyum alaşımlarının gerilme korozyonu davranışını incelemiştir. Abdel vd.⁵, farklı sülfür iyonu konsantrasyonlarının varlığında %3,5 NaCl çözeltisinde Cu10Ni alaşımının elektrokimyasal ve gerilme korozyonu çatlama davranışını incelemiştir. Aghion vd.⁶, %3,5 NaCl çözeltisinde döküm magnezyum alaşımı MRI230D'nin korozyon performansını değerlendirmiştir. Daldırma testi, tuz püskürtme testi, potansiyodinamik polarizasyon analizi ve SSRT. Zhang vd.7, SSRT ve geleneksel elektrokimyasal test tekniklerini kullanarak 9Cr martensitik çeliğin gerilim korozyon davranışını incelemiş ve oda sıcaklığında martensitik çeliğin statik korozyon davranışı üzerindeki klorür iyonlarının etkisini elde etmiştir. Chen vd.8, SSRT ile farklı sıcaklıklarda SRB içeren simüle edilmiş deniz çamuru çözeltisinde X70 çeliğinin gerilim korozyon davranışını ve çatlama mekanizmasını araştırmıştır. Liu vd.9, SSRT kullanarak 00Cr21Ni14Mn5Mo2N östenitik paslanmaz çeliğin deniz suyu gerilim korozyon direncine sıcaklık ve çekme gerinim hızının etkisini incelemiştir. Sonuçlar, 35~65℃ aralığındaki sıcaklığın paslanmaz çeliğin gerilim korozyon davranışı üzerinde önemli bir etkisinin olmadığını göstermektedir. Lu vd. 10 farklı çekme dayanımı derecelerine sahip numunelerin gecikmeli kırılma duyarlılığını ölü yük gecikmeli kırılma testi ve SSRT ile değerlendirmiştir. 20MnTiB çeliği ve 35VB çeliği yüksek mukavemetli cıvataların çekme dayanımının 1040-1190 MPa aralığında kontrol edilmesi önerilmektedir. Bununla birlikte, bu çalışmaların çoğu temelde aşındırıcı ortamı simüle etmek için basit bir %3,5 NaCl çözeltisi kullanırken, yüksek mukavemetli cıvataların gerçek kullanım ortamı daha karmaşıktır ve cıvatanın pH değeri gibi birçok etkileyici faktöre sahiptir. Ananya vd. 11, aşındırıcı ortamdaki çevresel parametrelerin ve malzemelerin dubleks paslanmaz çeliklerin korozyonu ve gerilme korozyonu çatlaması üzerindeki etkisini incelemiştir. Sunada vd. 12 numaralı çalışmada, H2SO4 (0-5,5 kmol/m-3) ve NaCl (0-4,5 kmol/m-3) içeren sulu çözeltilerde SUS304 çeliği üzerinde oda sıcaklığında gerilme korozyonu çatlaması testleri yapılmıştır. H2SO4 ve NaCl'nin SUS304 çeliğinin korozyon tipleri üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Merwe vd.13, A516 basınçlı kap çeliğinin gerilme korozyonu duyarlılığı üzerindeki haddeleme yönü, sıcaklık, CO2/CO konsantrasyonu, gaz basıncı ve korozyon süresinin etkilerini incelemek için SSRT kullanmıştır. Ibrahim vd.14, yeraltı suyu simülasyon çözeltisi olarak NS4 çözeltisi kullanarak, kaplamanın soyulmasından sonra API-X100 boru hattı çeliğinin gerilme korozyonu çatlaması üzerindeki bikarbonat iyonu (HCO) konsantrasyonu, pH ve sıcaklık gibi çevresel parametrelerin etkisini araştırmıştır. Shan vd. 15 numaralı çalışma, simüle edilmiş kömürden hidrojene üretim tesisinde siyah su ortamında farklı sıcaklık koşullarında (30~250℃) östenitik paslanmaz çelik 00Cr18Ni10'un gerilim korozyonu çatlama duyarlılığının sıcaklıkla değişim yasasını SSRT yöntemiyle incelemiştir. Han ve ark. 16 numaralı çalışma, ölü yük gecikmeli kırılma testi ve SSRT kullanarak yüksek mukavemetli cıvata numunelerinin hidrojen gevrekliği duyarlılığını karakterize etmiştir. Zhao 17 numaralı çalışma, SSRT yöntemiyle GH4080A alaşımının gerilim korozyonu davranışına pH, SO42- ve Cl-1'in etkilerini incelemiştir. Sonuçlar, pH değeri ne kadar düşükse, GH4080A alaşımının gerilim korozyonu direncinin o kadar kötü olduğunu göstermektedir. Cl-1'e karşı belirgin bir gerilim korozyonu duyarlılığına sahip olup, oda sıcaklığında SO42- iyonik ortama karşı duyarlı değildir. Bununla birlikte, 20MnTiB çelik yüksek mukavemetli cıvatalar üzerindeki çevresel korozyonun etkisi üzerine yapılan çalışmalar azdır.
Köprülerde kullanılan yüksek mukavemetli cıvataların arıza nedenlerini bulmak amacıyla yazar bir dizi çalışma yürütmüştür. Yüksek mukavemetli cıvata örnekleri seçilmiş ve bu örneklerin arıza nedenleri kimyasal bileşim, kırılma mikroskobik morfolojisi, metalografik yapı ve mekanik özellik analizleri perspektiflerinden tartışılmıştır.19, 20 Son yıllarda Chongqing'deki atmosferik ortamın incelenmesine dayanarak, Chongqing'in nemli iklimini simüle eden bir korozyon şeması tasarlanmıştır. Chongqing simüle edilmiş nemli ikliminde yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonu deneyleri, elektrokimyasal korozyon deneyleri ve korozyon yorulma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonu davranışına sıcaklık, pH değeri ve simüle edilmiş korozyon çözeltisinin konsantrasyonunun etkileri, mekanik özellik testleri, kırılma makroskobik ve mikroskobik analizleri ve yüzey korozyon ürünleri yoluyla araştırılmıştır.
Çin'in güneybatısında, Yangtze Nehri'nin yukarı kollarında yer alan Chongqing'de nemli subtropikal muson iklimi hakimdir. Yıllık ortalama sıcaklık 16-18°C, yıllık ortalama bağıl nem çoğunlukla %70-80, yıllık güneşlenme süresi 1000-1400 saat olup, güneşlenme oranı sadece %25-35'tir.
2015-2018 yılları arasında Chongqing'deki güneş ışığı ve ortam sıcaklığına ilişkin raporlara göre, Chongqing'deki günlük ortalama sıcaklık en düşük 17°C ve en yüksek 23°C'dir. Chongqing'deki Chaotianmen Köprüsü'nün köprü gövdesindeki en yüksek sıcaklık 50°C'ye ulaşabilmektedir.21,22 Bu nedenle, gerilim korozyonu testi için sıcaklık seviyeleri 25°C ve 50°C olarak belirlenmiştir.
Simüle edilmiş korozyon çözeltisinin pH değeri, H+ miktarını doğrudan belirler, ancak pH değeri ne kadar düşükse korozyonun o kadar kolay olacağı anlamına gelmez. pH'ın sonuçlar üzerindeki etkisi, farklı malzemeler ve çözeltiler için değişecektir. Yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonu performansına simüle edilmiş korozyon çözeltisinin etkisini daha iyi incelemek için, gerilme korozyonu deneylerinin pH değerleri, literatür araştırması23 ve Chongqing'deki 2010-2018 yılları arasındaki yıllık yağmur suyunun pH aralığı ile birlikte 3,5, 5,5 ve 7,5 olarak belirlenmiştir.
Simüle edilmiş korozyon çözeltisinin konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, simüle edilmiş korozyon çözeltisindeki iyon içeriği o kadar fazla olur ve malzeme özelliklerine etkisi o kadar büyük olur. Simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonuna etkisini incelemek için, yapay laboratuvar hızlandırılmış korozyon testi gerçekleştirildi ve simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonu, korozyon oluşmadan 4. seviyeye ayarlandı; bu seviyeler orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonu (1×), orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 20 katı (20 ×) ve orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 200 katı (200 ×) idi.
25℃ sıcaklık, 5,5 pH değeri ve orijinal simüle korozyon çözeltisinin konsantrasyonuna sahip ortam, köprüler için yüksek mukavemetli cıvataların gerçek kullanım koşullarına en yakın olanıdır. Bununla birlikte, korozyon testi sürecini hızlandırmak için, 25 °C sıcaklık, 5,5 pH değeri ve 200 × orijinal simüle korozyon çözeltisi konsantrasyonuna sahip deneysel koşullar referans kontrol grubu olarak belirlenmiştir. Simüle korozyon çözeltisinin sıcaklığının, konsantrasyonunun veya pH değerinin yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyon performansı üzerindeki etkileri ayrı ayrı incelenirken, diğer faktörler değiştirilmeden bırakılmış ve bu, referans kontrol grubunun deneysel seviyesi olarak kullanılmıştır.
Çongqing Belediyesi Ekoloji ve Çevre Bürosu tarafından yayınlanan 2010-2018 atmosferik çevre kalitesi bilgilendirme raporuna göre ve Zhang24'te ve Çongqing'de bildirilen diğer literatürlerde yer alan yağış bileşenlerine atıfta bulunarak, SO42- konsantrasyonunun artırılmasına dayalı simüle edilmiş bir korozyon çözümü tasarlanmıştır. 2017 yılında Çongqing'in ana kentsel alanındaki yağışın bileşimi dikkate alınmıştır. Simüle edilmiş korozyon çözeltisinin bileşimi Tablo 1'de gösterilmiştir:
Simüle edilmiş korozyon çözeltisi, analitik reaktifler ve damıtılmış su kullanılarak kimyasal iyon konsantrasyon dengesi yöntemiyle hazırlanmıştır. Simüle edilmiş korozyon çözeltisinin pH değeri, hassas bir pH metre, nitrik asit çözeltisi ve sodyum hidroksit çözeltisi kullanılarak ayarlanmıştır.
Chongqing'deki nemli iklimi simüle etmek için tuz püskürtme test cihazı özel olarak modifiye edilmiş ve tasarlanmıştır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, deney ekipmanı iki sistemden oluşmaktadır: bir tuz püskürtme sistemi ve bir aydınlatma sistemi. Tuz püskürtme sistemi, kontrol bölümü, püskürtme bölümü ve indüksiyon bölümünden oluşan deney ekipmanının ana işlevidir. Püskürtme bölümünün işlevi, hava kompresörü aracılığıyla tuz sisini test odasına pompalamaktır. İndüksiyon bölümü, test odasındaki sıcaklığı algılayan sıcaklık ölçüm elemanlarından oluşmaktadır. Kontrol bölümü, tüm deney sürecini kontrol etmek için püskürtme bölümünü ve indüksiyon bölümünü birbirine bağlayan bir mikrobilgisayardan oluşmaktadır. Aydınlatma sistemi, güneş ışığını simüle etmek için bir tuz püskürtme test odasına kurulmuştur. Aydınlatma sistemi, kızılötesi lambalar ve bir zamanlayıcıdan oluşmaktadır. Aynı zamanda, numunenin etrafındaki sıcaklığı gerçek zamanlı olarak izlemek için tuz püskürtme test odasına bir sıcaklık sensörü de kurulmuştur.
Sabit yük altında gerilme korozyonu numuneleri, NACETM0177-2005 (H2S Ortamında Metallerin Sülfür Gerilme Çatlaması ve Gerilme Korozyonu Çatlama Direncinin Laboratuvar Testi) standardına uygun olarak işlendi. Gerilme korozyonu numuneleri önce aseton ve ultrasonik mekanik temizleme ile yağ kalıntılarından arındırıldı, ardından alkolle susuzlaştırıldı ve fırında kurutuldu. Daha sonra temiz numuneler, Chongqing'in nemli iklim ortamındaki korozyon durumunu simüle etmek için tuz püskürtme test cihazının test odasına yerleştirildi. NACETM0177-2005 standardına ve GB/T 10,125-2012 tuz püskürtme test standardına göre, bu çalışmada sabit yük gerilme korozyonu test süresi 168 saat olarak belirlendi. Korozyon numuneleri üzerinde farklı korozyon koşulları altında MTS-810 üniversal çekme test cihazında çekme testleri yapıldı ve mekanik özellikleri ile kırılma korozyon morfolojisi analiz edildi.
Şekil 1, farklı korozyon koşulları altında yüksek mukavemetli cıvata gerilme korozyonu numunelerinin yüzey korozyonunun makro ve mikro morfolojisini sırasıyla göstermektedir.2 ve 3
Farklı simüle edilmiş korozyon ortamlarında 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvataların gerilme korozyonu numunelerinin makroskopik morfolojisi: (a) korozyon yok; (b) 1 kez; (c) 20 kez; (d) 200 kez; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50°C.
Farklı simüle edilmiş korozyon ortamlarında 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvataların korozyon ürünlerinin mikromorfolojisi (100×): (a) 1 kez; (b) 20 ×; (c) 200 ×; (d) pH 3,5; (e) pH 7,5; (f) 50°C.
Şekil 2a'dan görülebileceği gibi, korozyona uğramamış yüksek mukavemetli cıvata numunesinin yüzeyi, belirgin bir korozyon olmaksızın parlak metalik bir parlaklık sergilemektedir. Bununla birlikte, orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi koşullarında (Şekil 2b), numunenin yüzeyi kısmen açık kahverengi ve kahverengi-kırmızı korozyon ürünleriyle kaplanmış ve yüzeyin bazı bölgelerinde hala belirgin metalik parlaklık görülmüştür; bu da numune yüzeyinin sadece bazı bölgelerinin hafifçe korozyona uğradığını ve simüle edilmiş korozyon çözeltisinin numunenin yüzeyi üzerinde hiçbir etkisinin olmadığını göstermektedir. Malzeme özelliklerinin etkisi azdır. Bununla birlikte, orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 20 katı koşulunda (Şekil 2c), yüksek mukavemetli cıvata numunesinin yüzeyi, büyük miktarda açık kahverengi korozyon ürünü ve az miktarda kahverengi-kırmızı korozyon ürünü ile tamamen kaplanmıştır; belirgin bir metalik parlaklık bulunmamıştır ve alt tabakanın yüzeyine yakın az miktarda kahverengi-siyah korozyon ürünü mevcuttur. Ve orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 200 katı koşulunda (Şekil 2d), numunenin yüzeyi tamamen kahverengi korozyon ürünleri ile kaplanmıştır ve bazı bölgelerde kahverengi-siyah korozyon ürünleri görülmektedir.
pH değeri 3,5'e düştüğünde (Şekil 2e), açık kahverengi korozyon ürünleri numunelerin yüzeyinde en fazla miktarda bulunuyordu ve korozyon ürünlerinin bir kısmı pul pul dökülmüştü.
Şekil 2g, sıcaklık 50 °C'ye yükseldikçe numunenin yüzeyindeki kahverengi-kırmızı korozyon ürünlerinin miktarının keskin bir şekilde azaldığını, buna karşılık parlak kahverengi korozyon ürünlerinin numunenin yüzeyini geniş bir alanda kapladığını göstermektedir. Korozyon ürünü tabakası nispeten gevşektir ve bazı kahverengi-siyah ürünler soyulmuştur.
Şekil 3'te gösterildiği gibi, farklı korozyon ortamlarında, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata gerilme korozyonu numunelerinin yüzeyindeki korozyon ürünleri belirgin şekilde tabakalara ayrılır ve korozyon tabakasının kalınlığı, simüle edilmiş korozyon çözeltisinin konsantrasyonunun artmasıyla artar. Orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi koşulunda (Şekil 3a), numunenin yüzeyindeki korozyon ürünleri iki katmana ayrılabilir: en dıştaki korozyon ürünleri katmanı eşit olarak dağılmıştır, ancak çok sayıda çatlak bulunur; iç katman ise gevşek bir korozyon ürünleri kümesidir. Orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 20 katı koşulunda (Şekil 3b), numunenin yüzeyindeki korozyon tabakası üç katmana ayrılabilir: en dıştaki katman esas olarak dağılmış küme korozyon ürünleridir, gevşek ve gözeneklidir ve iyi bir koruyucu performansa sahip değildir; orta katman homojen bir korozyon ürünü katmanıdır, ancak belirgin çatlaklar vardır ve korozyon iyonları çatlaklardan geçerek alt tabakayı aşındırabilir; İç katman, belirgin çatlaklar içermeyen yoğun bir korozyon ürünü katmanıdır ve alt tabaka üzerinde iyi bir koruyucu etkiye sahiptir. Orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 200 katı koşulu altında (Şekil 3c), numunenin yüzeyindeki korozyon katmanı üç katmana ayrılabilir: en dış katman ince ve homojen bir korozyon ürünü katmanıdır; orta katman esas olarak yaprak şeklinde ve pul şeklinde korozyon içerir. İç katman, belirgin çatlaklar ve delikler içermeyen yoğun bir korozyon ürünü katmanıdır ve alt tabaka üzerinde iyi bir koruyucu etkiye sahiptir.
Şekil 3d'den görülebileceği gibi, pH 3,5'lik simüle edilmiş korozyon ortamında, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata numunesinin yüzeyinde çok sayıda topaklanmış veya iğne benzeri korozyon ürünü bulunmaktadır. Bu korozyon ürünlerinin esas olarak γ-FeOOH ve az miktarda α-FeOOH'nin iç içe geçmiş yapılarından oluştuğu tahmin edilmektedir26 ve korozyon tabakasında belirgin çatlaklar mevcuttur.
Şekil 3f'den görülebileceği gibi, sıcaklık 50 °C'ye yükseltildiğinde, korozyon tabakası yapısında belirgin yoğun bir iç pas tabakasına rastlanmamıştır. Bu durum, 50 °C'de korozyon tabakaları arasında boşluklar olduğunu ve alt tabakanın korozyon ürünleriyle tamamen kaplanmadığını göstermektedir. Bu da alt tabakanın korozyon eğiliminin artmasına karşı koruma sağlar.
Tablo 2'de, farklı aşındırıcı ortamlarda sabit yük altında gerilme korozyonuna maruz kalan yüksek mukavemetli cıvataların mekanik özellikleri gösterilmektedir:
Tablo 2'den görülebileceği gibi, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata numunelerinin mekanik özellikleri, farklı simüle edilmiş korozyon ortamlarında kuru-ıslak döngülü hızlandırılmış korozyon testinden sonra bile standart gereksinimleri karşılamaktadır, ancak korozyona uğramamış numunelere kıyasla belirli bir hasar söz konusudur. Orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisinin konsantrasyonunda, numunenin mekanik özellikleri önemli ölçüde değişmemiştir, ancak simüle edilmiş çözeltinin 20× veya 200× konsantrasyonunda, numunenin uzaması önemli ölçüde azalmıştır. Orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltilerinin 20× ve 200× konsantrasyonlarında mekanik özellikler benzerdir. Simüle edilmiş korozyon çözeltisinin pH değeri 3,5'e düştüğünde, numunelerin çekme dayanımı ve uzaması önemli ölçüde azalmıştır. Sıcaklık 50°C'ye yükseldiğinde, çekme dayanımı ve uzaması önemli ölçüde azalır ve alan büzülme oranı standart değere çok yakındır.
Şekil 4'te, farklı korozyon ortamlarında 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata gerilme korozyonu numunelerinin kırılma morfolojileri gösterilmektedir; bunlar sırasıyla kırılmanın makro morfolojisi, kırılmanın merkezindeki lif bölgesi, kayma arayüzünün mikro morfolojik dudağı ve numunenin yüzeyidir.
Farklı simüle edilmiş korozyon ortamlarında 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata numunelerinin makroskopik ve mikroskopik kırılma morfolojileri (500×): (a) korozyon yok; (b) 1 kez; (c) 20 ×; (d) 200 ×; (e) pH 3,5; (f) pH 7,5; (g) 50°C.
Şekil 4'ten görülebileceği gibi, farklı simüle edilmiş korozyon ortamlarında 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata gerilme korozyonu numunesinin kırılması tipik bir çanak-konik kırılma göstermektedir. Korozyona uğramamış numuneyle (Şekil 4a) karşılaştırıldığında, lif alanı çatlağının merkez alanı nispeten küçüktür, kayma dudağı alanı daha büyüktür. Bu, malzemenin mekanik özelliklerinin korozyondan sonra önemli ölçüde hasar gördüğünü göstermektedir. Simüle edilmiş korozyon çözeltisi konsantrasyonunun artmasıyla, kırılmanın merkezindeki lif alanındaki çukurlar artmış ve belirgin yırtılma dikişleri ortaya çıkmıştır. Konsantrasyon orijinal simüle edilmiş korozyon çözeltisinin 20 katına çıktığında, kayma dudağı kenarı ile numunenin yüzeyi arasındaki arayüzde belirgin korozyon çukurları ortaya çıkmış ve numune yüzeyinde çok sayıda korozyon ürünü bulunmuştur.
Şekil 3d'den, numunenin yüzeyindeki korozyon tabakasında belirgin çatlaklar olduğu ve bunun matris üzerinde iyi bir koruyucu etkiye sahip olmadığı anlaşılmaktadır. pH 3,5'lik simüle edilmiş korozyon çözeltisinde (Şekil 4e), numunenin yüzeyi ciddi şekilde korozyona uğramış ve merkezi lif alanı belirgin şekilde küçüktür. Lif alanının merkezinde çok sayıda düzensiz yırtılma dikişi bulunmaktadır. Simüle edilmiş korozyon çözeltisinin pH değeri arttıkça, kırılmanın merkezindeki lif alanındaki yırtılma bölgesi azalır, çukur giderek küçülür ve çukur derinliği de giderek azalır.
Sıcaklık 50 °C'ye yükseldiğinde (Şekil 4g), numunenin kırılmasının kesme dudağı alanı en büyük hale geldi, merkezi lif bölgesindeki çukurlar önemli ölçüde arttı ve çukur derinliği de arttı; kesme dudağı kenarı ile numune yüzeyi arasındaki arayüzde korozyon ürünleri ve çukurlar arttı, bu da Şekil 3f'de yansıtılan alt tabaka korozyonunun derinleşme eğilimini doğruladı.
Korozyon çözeltisinin pH değeri, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvataların mekanik özelliklerine bir miktar zarar verecektir, ancak etkisi önemli değildir. pH 3,5 olan korozyon çözeltisinde, numunenin yüzeyinde çok sayıda topaklanmış veya iğne benzeri korozyon ürünü dağılmıştır ve korozyon tabakasında belirgin çatlaklar vardır, bu da alt tabaka için iyi bir koruma sağlayamaz. Ayrıca, numune kırığının mikroskobik morfolojisinde belirgin korozyon çukurları ve çok sayıda korozyon ürünü bulunmaktadır. Bu, numunenin dış kuvvete karşı deformasyona direnme yeteneğinin asidik bir ortamda önemli ölçüde azaldığını ve malzemenin gerilme korozyonu eğiliminin önemli ölçüde arttığını göstermektedir.
Orijinal simüle korozyon çözeltisi, yüksek mukavemetli cıvata numunelerinin mekanik özelliklerine çok az etki etmiştir; ancak simüle korozyon çözeltisinin konsantrasyonu orijinal simüle korozyon çözeltisinin 20 katına çıkarıldığında, numunelerin mekanik özellikleri önemli ölçüde hasar görmüş ve kırılma mikroyapısında belirgin korozyon çukurları, ikincil çatlaklar ve çok sayıda korozyon ürünü gözlemlenmiştir. Simüle korozyon çözeltisi konsantrasyonu orijinal simüle korozyon çözeltisi konsantrasyonunun 20 katından 200 katına çıkarıldığında ise, korozyon çözeltisi konsantrasyonunun malzemenin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi zayıflamıştır.
Simüle edilmiş korozyon sıcaklığı 25℃ olduğunda, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvata numunelerinin akma dayanımı ve çekme dayanımı, korozyona uğramamış numunelerle karşılaştırıldığında fazla değişmez. Bununla birlikte, simüle edilmiş korozyon ortamı sıcaklığı 50 °C olduğunda, numunenin çekme dayanımı ve uzaması önemli ölçüde azalır, kesit büzülme oranı standart değere yaklaşır, kırılma kayma dudağı en büyük olur ve merkezi lif bölgesinde çukurlar önemli ölçüde artar, çukur derinliği artar, korozyon ürünleri ve korozyon çukurları artar. Bu, sıcaklık sinerjik korozyon ortamının yüksek mukavemetli cıvataların mekanik özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir; bu etki oda sıcaklığında belirgin değildir, ancak sıcaklık 50 °C'ye ulaştığında daha belirgin hale gelir.
Çongqing'deki atmosferik ortamı simüle eden kapalı alanda hızlandırılmış korozyon testinden sonra, 20MnTiB yüksek mukavemetli cıvataların çekme dayanımı, akma dayanımı, uzama ve diğer parametrelerinde azalma ve belirgin gerilme hasarı meydana geldiği gözlemlenmiştir. Malzeme gerilme altında olduğundan, önemli bir lokal korozyon hızlanma fenomeni ortaya çıkar. Ayrıca, gerilme yoğunlaşması ve korozyon çukurlarının birleşik etkisi nedeniyle, yüksek mukavemetli cıvatalarda belirgin plastik hasara neden olmak, dış kuvvetlere karşı deformasyona direnme yeteneğini azaltmak ve gerilme korozyonuna eğilimi artırmak kolaydır.
Li, G., Li, M., Yin, Y. ve Jiang, S. Yüksek sıcaklıkta 20MnTiB çeliğinden yapılmış yüksek mukavemetli cıvataların özelliklerine ilişkin deneysel çalışma. İnşaat mühendisliği.J. 34, 100–105 (2001).
Hu, J., Zou, D. & Yang, Q. Raylar için 20MnTiB çelik yüksek mukavemetli cıvataların kırılma arıza analizi. Isıl işlem. Metal. 42, 185–188 (2017).
Catar, R. & Altun, H. SSRT yöntemiyle farklı pH koşulları altında Mg-Al-Zn alaşımlarının gerilim korozyonu çatlama davranışı.Open.Chemical.17, 972–979 (2019).
Nazer, AA ve diğerleri. Glisinin, sülfürle kirlenmiş tuzlu suda Cu10Ni alaşımının elektrokimyasal ve gerilim korozyonu çatlama davranışına etkileri. Endüstriyel Mühendislik. Kimyasal. rezervuar. 50, 8796–8802 (2011).
Aghion, E. & Lulu, N. Dökme magnezyum alaşımı MRI230D'nin Mg(OH)2 ile doyurulmuş %3,5 NaCl çözeltisindeki korozyon özellikleri.alma mater.character.61, 1221–1226 (2010).
Zhang, Z., Hu, Z. & Preet, MS Klorür iyonlarının 9Cr martensitik çeliğin statik ve gerilme korozyon davranışına etkisi.surf.Technology.48, 298–304 (2019).
Chen, X., Ma, J., Li, X., Wu, M. & Song, B. Yapay deniz çamuru çözeltisinde X70 çeliğinin gerilme korozyonu çatlaması üzerinde SRB ve sıcaklığın sinerjik etkisi. J. Chin.Socialist Party.coros.Pro.39, 477–484 (2019).
Liu, J., Zhang, Y. & Yang, S. 00Cr21Ni14Mn5Mo2N paslanmaz çeliğin deniz suyundaki gerilme korozyonu davranışı. fizik.sınavına gir.test.36, 1-5 (2018).
Lu, C. Köprü yüksek mukavemetli cıvatalarının gecikmeli kırılması üzerine bir çalışma. Çene. Akademik okul. Ray. Bilim. 2, 10369 (2019).
Ananya, B. Çift fazlı paslanmaz çeliklerin kostik çözeltilerde gerilme korozyonu çatlaması. Doktora Tezi, Atlanta, GA, ABD: Georgia Teknoloji Enstitüsü 137–8 (2008)
Sunada, S., Masanori, K., Kazuhiko, M. & Sugimoto, K. H2SO4 ve NaCl konsantrasyonlarının H2SO4-NaCl sulu çözeltisinde SUS304 paslanmaz çeliğin gerilme korozyonu çatlaması üzerindeki etkileri. Alma Mater. Trans. 47, 364–370 (2006).
Merwe, JWVD, Çevre ve malzemelerin H2O/CO/CO2 çözeltisinde çeliğin gerilme korozyonu çatlaması üzerindeki etkisi.Inter Milan.J. Koros.2012, 1-13 (2012).
Ibrahim, M. & Akram A. Simüle edilmiş yeraltı suyu çözeltisinde API-X100 boru hattı çeliğinin pasivasyonuna bikarbonat, sıcaklık ve pH'ın etkileri. IPC 2014-33180'de.
Shan, G., Chi, L., Song, X., Huang, X. & Qu, D. Östenitik paslanmaz çeliğin gerilim korozyonu çatlamasına karşı duyarlılığının sıcaklık üzerindeki etkisi.coro.be opposite to.Technology.18, 42–44 (2018).
Han, S. Hidrojenin neden olduğu gecikmeli kırılma davranışı: Çeşitli yüksek mukavemetli bağlantı elemanı çelikleri (Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, 2014).
Zhao, B., Zhang, Q. & Zhang, M. Bağlantı elemanları için GH4080A alaşımının gerilim korozyonu mekanizması.cross.companion.Hey.treat.41, 102–110 (2020).