【摘 要】
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钻井隔水管在海水强电解质溶液与海流引起的交变载荷的协同作用下容易产生腐蚀疲劳损伤。目前,通过试验方法研究X80钢母材腐蚀疲劳性能已经有相关报道,而焊接接头的腐蚀疲劳
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钻井隔水管在海水强电解质溶液与海流引起的交变载荷的协同作用下容易产生腐蚀疲劳损伤。目前,通过试验方法研究X80钢母材腐蚀疲劳性能已经有相关报道,而焊接接头的腐蚀疲劳则相对欠缺。本文对比X80钢母材和焊接接头腐蚀疲劳行为,结合组织分析和电化学测试,分析焊接接头的腐蚀疲劳薄弱环节,探讨其失效机理;对比铝涂层包覆前后X80接头试样的腐蚀疲劳行为,分析铝涂层对钢接头腐蚀疲劳性能的影响及作用机理。腐蚀疲劳试验采用悬臂梁往复弯曲加载方式,依据等强度梁理论获得试样基本形貌。楔形梁部分到装夹部分采用圆弧过渡,防止出现应力集中。鉴于圆弧半径的大小对应力分布有着重要的影响,利用ANSYS对试样过渡区域进行计算,使加载过程中接头落于应力值最大的等应力区。腐蚀疲劳试样断裂的位置为焊接热影响区,说明热影响区是焊接接头腐蚀疲劳薄弱环节。形貌观察发现,热影响区点蚀比母材和焊缝区严重,而线性极化和微区电化学测试结果也表明热影响区的耐蚀性最差,说明腐蚀因素在接头腐蚀疲劳失效过程中起到极为重要的作用。热影响区点蚀坑多而深,点蚀坑底部形成的应力集中将会使裂纹源容易萌生,最终导致了接头试样腐蚀疲劳断口的边缘曲折、多平面特征。相同情况下母材比热影响区裂纹扩展受到阻力更大,在裂纹稳定扩展期母材试样疲劳条带间距比接头试样更小。铝涂层可以显著提高焊接接头试样的腐蚀疲劳寿命,但断裂位置仍在热影响区。铝涂层包覆焊接接头试样腐蚀作用得到有效控制,从而有效的延长了裂纹萌生的时间。腐蚀作用的影响由于涂层明显被消弱,腐蚀疲劳失效主要因素是热影响区机械性能是薄弱环节。铝涂层的阴极保护作用会使弹塑性变形区和塑性变形区产生一定的氢致脆化,因此裂纹稳定扩展前期二次裂纹更宽更长。在裂纹稳定扩展后期和快速扩展区,氢脆影响急剧降低,残余涂层将产生有益的作用。
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