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《长沙理工大学》 2018年
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海上风电机组塔筒材料在海洋腐蚀及应力环境下的失效行为研究

刘晨  
【摘要】:海上风电机组塔筒长期处于高盐高湿且干湿交替的复杂海洋环境中,同时常年经受风、浪、流甚至高低温热应力等循环载荷冲击而产生的局部较高的拉应力,这两种情况的环境协同耦合作用很容易导致应力腐蚀失效。为了更好的对海洋环境下风电机组塔筒材料的性能、腐蚀机理、应力腐蚀失效机制及微观形貌的演变规律提供理论支撑,本文利用LYW-015盐雾腐蚀试验箱及WDML-5应力腐蚀慢拉伸试验机,通过力学性能测试、扫描电镜微观结构分析、电化学行为分析等方法和手段,分别开展了多种海洋干湿环境下的腐蚀试验和拉伸速率、介质浓度及温度对海洋腐蚀环境下Q345钢应力腐蚀行为影响的研究,论文的主要工作和研究结果如下:(1)开展了 Q345钢的盐雾腐蚀试验,以研究材料在海洋环境下随时间变化的腐蚀失效行为。结果表明,失重率在150h之前持续上升,在150h~250h上升趋势减缓,250h之后上升趋势又略有增加;腐蚀前期表面腐蚀产物形貌为针状晶枝,腐蚀中期针状晶枝堆叠,腐蚀后期产生的柱状及球状产物对钢基体具有一定的保护作用;且随腐蚀时间的增加,锈层增厚并与基体结合更为紧密。(2)开展了海水-盐雾不同干湿环境下的腐蚀试验,以对比不同海洋环境对Q345钢腐蚀失效行为的影响。结果表明,海水-盐雾交替腐蚀环境中材料的腐蚀速率大于单独的海水腐蚀或盐雾腐蚀环境;腐蚀行为随时间的演变规律与单一环境腐蚀有一定的相似性,但在干湿交替过程中较厚的腐蚀层容易形成微裂纹,导致局部严重腐蚀。(3)同时对海水-盐雾不同干湿环境中的腐蚀后的试样进行了电化学测试,以研究不同海洋环境对材料电化学腐蚀性能的影响。结果表明,Q345钢在单一腐蚀环境中形成的腐蚀产物膜层相较于海水-盐雾交替腐蚀环境中形成的腐蚀产物膜层具有更高的膜层电阻,同时腐蚀产物膜层可以更快产生,且膜层更为稳定。(4)开展了不同拉伸速率、介质浓度、温度下的慢应变速率拉伸试验,以研究Q345钢在不同工况下的应力腐蚀失效机制。结果表明,应变速率4×10-7s-1适宜于Q345钢-NaCl溶液体系的应力腐蚀研究;NaCl溶液对应力腐蚀失效有促进作用,随浓度升高以延伸率或断面收缩率表示的敏感性指数Iδ或Iψ均升高,且Iδ比Iψ变化更明显;介质浓度会影响断口形貌,准解理区的面积随浓度上升而增加;敏感型指数随温度上升的变化显著。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM315;P752

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