[发明专利]一种海洋工程用钢应力腐蚀开裂时间的快速推算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋工程用钢应力腐蚀开裂时间的快速推算方法，属于海洋工程结构与应力腐蚀防护技术领域。

背景技术

应力腐蚀是设备承载的金属构件在特定的介质中一种自发的延迟破坏的现象，是设备失效的主要原因之一。应力腐蚀研究是设备防腐与安全可靠性研究的重要领域。目前应力腐蚀研究主要是针对静态应变下的应力腐蚀，但在实际情况中，工程设备一般都处于动态应变的工作环境中，如海洋工程结构，其长期处于风、浪、流等随机载荷作用下，在腐蚀过程中，应力应变变化相对复杂，因此有必要对动态应变下的工程结构应力腐蚀开展定量研究，确定交变应力应变下的应力腐蚀变化规律，为预判在役设备的服役状况提供参考，增加经济效益，防止重大经济损失和人员伤亡。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种海洋工程用钢应力腐蚀开裂时间的快速推算方法，能够确保推算精度的情况下，极大的缩短了海洋工程用钢寿命检测所需时间，同时为不同批次的样品检测提供了一种快捷的手段。

为了达到上述目的，本发明提出的一种海洋工程用钢应力腐蚀开裂时间的快速推算方法，包括如下步骤：

第1步、制备试样——切割获得若干标准试样，进行打磨清洗并风干；

第2步、应力测定——将标准试样两端固定在夹具上，并分别对标准试样施加推力使其产生预定量M₁，M₂,,,M_n的应力形变，测定标准试样产生应力形变量为M₁，M₂,,,M_n时的表面应力，获得表面应力-应力形变曲线；

第3步、应力腐蚀——在腐蚀溶液A的浸泡环境下，分别对n个标准试样施加预设频率f的弯曲交变推力，使第i个标准试样在每个周期内的最大应力形变达到预定量M_i，其中i=1,2，，，n，直至标准试样表现产生应力腐蚀开裂，记录这n个标准试样各自的应力腐蚀开裂时间；

第4步、获取应力腐蚀加速比——根据第2步和第3步中得到的数据，利用形变量M₁，M₂,,,M_n传递对应关系，绘制标准试样表面应力-应力腐蚀开裂时间曲线，将标准试样在实验环境下的应力腐蚀开裂时间和该试样材料在海洋中应力腐蚀开裂时间相比，获得在腐蚀溶液A浸泡环境下频率为f的弯曲交变应力-应力腐蚀加速比曲线；

第5步、应力腐蚀快速推算——将待测样品切割成与标准试样相同的长度，两端固定在夹具上，施加预设推力F并测定表面应力，随后浸入腐蚀溶液A，施加预设频率为f的大小为0-F的弯曲交变推力，并记录其腐蚀开裂时间，通过本步骤测定的表面应力，从第4步得到的弯曲交变应力-应力腐蚀加速比曲线中获取对应的应力腐蚀加速比值，待测样品的腐蚀开裂时间与所述应力腐蚀加速比值相乘即得到待测样品在海洋环境下的应力腐蚀开裂时间。

本发明进一步的改进在于：

1、所述腐蚀溶液A为人造海水或天然海水。

2、所述腐蚀溶液A的化学成分及配比如下：

Na⁺：10.7g/Kg，Mg²⁺：1.29g/Kg，Ca²⁺：0.41g/Kg，K⁺：0.40g/Kg，Sr²⁺：0.01g/Kg，Cl^-：19.4g/Kg，SO₄^2-：2.71g/Kg，HCO₃^-：0.14g/Kg，Br^-：0.07g/Kg，F^-:0.01g/Kg,H₃BO₃:0.03g/Kg。

3、所述弯曲交变推力的预设频率f为1/60。

4、所述第4步中，试样材料在海洋中应力腐蚀开裂时间用第1个标准试样的应力腐蚀开裂时间进行替代，所述第1个标准试样表面受到的弯曲交变应力为模拟海洋环境下受到的交变应力。

5、在0-F的弯曲交变推力作用下，所述第1个标准试样受到的弯曲交变应力为0—89.4MPa。

6、第1步中，标准试样用砂纸对标准试样进行打磨，用乙醇清洗并风干。

7、所述标准试样和待测样品的表面应力采用X射线衍射仪测试获得。

8、所述推力、弯曲交变应力通过对称分布在夹具纵向两侧的两对液压推杆施加，驱动所述液压推杆的液压驱动装置受控于计算机。