哈工大 腐蝕作業(yè)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料斷裂理論與失效分析大作業(yè)專業(yè)：材料工程類型：應(yīng)用型學(xué)號：14S1O9063不銹鋼焊接的海船錨鏈一、簡述Cr-Ni系不銹鋼的合金化原理。1、加入合金元素，提高鋼基體的電極電位，從而提高鋼的抗電化學(xué)腐蝕能力。一般鋼中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其電極電位。由于Ni較缺，Si的大量加入會使鋼變脆，因此，只有Cr才是顯著提高鋼基體電極電位常用的元素；2、加入合金元素使鋼（不銹鋼）的表面形成一層穩(wěn)定的、完整的與鋼的基體結(jié)合牢固的鈍化膜。從而提高鋼的耐化學(xué)腐蝕能力。如在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，使鋼的表層形成致密的Cr2O3，SiO2,Al2O3等氧化膜，就可提高鋼（不銹

2、鋼）的耐蝕性；3、加入合金元素使鋼（不銹鋼）在常溫時能以單相狀態(tài)存在，減少微電池數(shù)目從而提高鋼的耐蝕性。如加入足夠數(shù)量的Cr或Cr-Ni，使鋼在室溫下獲得單相鐵素體或單相奧氏體。二、錨鏈的結(jié)構(gòu)特征有哪些，簡要分析。錨鏈?zhǔn)沁B接錨和船體之間的鏈條，用來傳遞和緩沖船舶所受的外力。也能產(chǎn)生一部分的摩擦力。依據(jù)鏈環(huán)中間有無撐檔，分為有檔錨鍵和無檔錨鏈。錨鏈可用鍛造、鑄造和焊接等法制成。船用錨鏈由若干“節(jié)”組成，每節(jié)長25.027.5米，節(jié)與節(jié)之間用鏈環(huán)或卸扣相連。絞起錨后，錨鏈儲存在船首部的錨鏈艙內(nèi)。有擋鏈無檔鏈o3&普通鏈環(huán)連接鏈環(huán)轉(zhuǎn)環(huán)末端鏈環(huán)末端卸扣加大鏈環(huán)三、服役環(huán)境的要素有哪些？1、在拋錨時，錨

3、鏈要浸泡在海水中，所以首先是海水腐蝕；2、當(dāng)起錨時，錨鏈又被拉出水面，裸露在空氣中，會發(fā)生大氣腐蝕；3、沿海工廠如核電廠等，會將工業(yè)水排入海水中。所以錨鏈解除的環(huán)境也包括工業(yè)介質(zhì)。四、有可能發(fā)生的失效類型是什么？1、海水腐蝕：沉積物下的局部腐蝕：這是海洋腐蝕的主要形態(tài)。局部沉積物造成金屬表面不同部位氧濃度的嚴(yán)重差異，從而形成氧濃差電池；此時o的遷移、C1-的遷移均會進一步加劇閉塞區(qū)域的腐蝕速度；此外陽極溶解區(qū)周圍OH-和Fe2+匯聚，二次腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)2大量形成，堆積有勁一步惡化氧濃度的不均勻現(xiàn)象，閉塞去的閉塞程度進一步加?。唤佑|腐蝕-電偶腐蝕：海水的電導(dǎo)率較高，腐蝕電阻較小，因此異種金

4、屬一旦相連并暴漏于海水就容易形成腐蝕電池；縫隙腐蝕：凡需要充足氧氣不斷彌合氧化膜破裂從而保持鈍化態(tài)的金屬，在海水中均對縫隙腐蝕敏感，不銹鋼和鋁合金最為典型；疲勞腐蝕：海洋工程結(jié)構(gòu)除腐蝕之外還承受海浪、風(fēng)暴、地震等載荷，因此海洋結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞經(jīng)常發(fā)生，是影響結(jié)構(gòu)安全的主要因素；生物腐蝕：構(gòu)件在海洋中數(shù)小時內(nèi)表面形成細(xì)菌膜，35天形成微型生物粘膜，此后大型附著生物的幼體出現(xiàn)、長大，最終形成附著生物群體。生物的附著、生長、死亡過程中產(chǎn)生的物質(zhì)均會直接或間接地影響金屬的腐蝕；點蝕：當(dāng)滿足材料、介質(zhì)和電化學(xué)三個方面的條件時，發(fā)生點蝕。點蝕多發(fā)生在表面容易鈍化的金屬材料上；不銹鋼對鹵素離子特別敏感，作用順

5、序是：Cl-Br-I-。這些陰離子在金屬表面不均勻吸附易導(dǎo)致鈍化膜的不均勻破壞；點蝕發(fā)生在特臨界電位。應(yīng)力腐蝕：不銹鋼在氯化物水溶液、海水、海洋大氣的環(huán)境中，當(dāng)有足夠大的拉應(yīng)力時，會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。2、大氣腐蝕：當(dāng)錨鏈拖出水面時，海周圍的空氣非常潮濕，錨鏈?zhǔn)艿匠钡拇髿飧g：水汽存在但濃度低于臨界濕度，此時金屬表面有很稀薄的水膜存在，這層水膜是由于毛細(xì)管作用，吸附作用和化學(xué)凝聚效應(yīng)而在金屬表面上形成的。五、如何設(shè)計實驗確定失效的類型？1、點蝕：（1）點蝕蝕孔很小，形核時一般為20-30um,肉眼難于察覺，長大到30um之后金屬表面才出現(xiàn)宏觀可見的蝕孔；（2）蝕孔的深度往往大于孔徑，蝕孔通常沿重力或

6、橫向發(fā)展，多在朝上的表面出現(xiàn)；（3）點蝕只出現(xiàn)在局部區(qū)域，分部密度因例而異；（4）點蝕伴隨有輕微/中度全面腐蝕時，蝕坑往往被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，需要去除表面腐蝕產(chǎn)物才能觀察到點蝕坑。2、縫隙腐蝕：（1）能使縫隙內(nèi)介質(zhì)停滯的微小縫隙，寬度范圍一般為：0.0250.1mm，寬度超過0.1mm時不會發(fā)生縫隙腐蝕；（2）可發(fā)生在所有金屬和合金上，特別容易發(fā)生在靠鈍化耐蝕的金屬材料表面。3、應(yīng)力腐蝕：（1）宏觀特征：無明顯的塑性變形區(qū)，裂紋均發(fā)生于表面，具有明顯的局部性，與應(yīng)力狀況密切相關(guān)；應(yīng)力腐蝕裂紋源于表面、基本與拉應(yīng)力方向垂直，并呈不連續(xù)狀；裂紋具有分叉較多、局部較尖銳的特征；應(yīng)力腐蝕斷口的微觀形貌可為巖石狀，巖石表面有腐蝕痕跡。嚴(yán)重時整個都為腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，此時斷口呈泥紋狀或者龜板狀。（2）微觀特征：有沿晶斷裂也有穿晶斷裂；無明顯的塑性特征但有強烈的方向性；裂紋尖端較為銳利；裂紋較深且寬度較窄；裂紋既有主干又有分支，貌似樹枝。4、接觸腐蝕：兩種不同的金屬接觸時，同時處于電解質(zhì)中就會發(fā)生接觸腐蝕。5、疲勞腐蝕：腐蝕疲勞不存在疲勞極限；與應(yīng)力腐蝕相比，腐蝕疲勞沒有選擇性，幾乎所有的金屬在