铁路钢桥高强度紧固螺栓断裂分析及防护

为探求高强度紧固螺栓发生断裂的原因,对某铁路钢桥上断裂的紧固螺栓进行了失效分析。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、金相显微镜、洛氏硬度仪、X射线荧光光谱仪、电子万能试验机等技术手段,对铁路钢桥失效螺栓的断口形貌、断口微区成分、显微组织、硬度、螺栓用钢的成分以及力学性能等方面进行分析与研究。结果显示：螺栓用钢的化学成分、硬度及力学性能均符合国家标准要求;螺栓断口起裂区存在树枝状裂纹,裂纹内部有含硫的腐蚀产物,且螺栓工作时所受外力为交变载荷。因此,螺栓的断裂是在交变载荷下发生的腐蚀疲劳断裂。螺栓断裂的初始裂纹源位于螺杆上螺纹的根部或螺柱与螺母连接位置的根部,为由硫元素引起的应力腐蚀裂纹。此研究为防止螺栓发生应力腐蚀裂纹及衍生病害提供了理论依据。     

基于试验的天然气集输管道失效性机理分析

为分析天然气集输管道的腐蚀失效行为，确定集输管线腐蚀形貌特征与产物成分，查明其腐蚀失效特征、腐蚀类型及失效机理。管道失效性分析以试验研究为主要手段，通过表面宏观测量分析管道内壁的腐蚀部位及宏观特征，开展材料力学性能、显微硬度、化学成分、金相分析等试验检测管道材质。对腐蚀穿孔处取样，采用扫描电镜（SME）进行微观形貌分析，结合能谱分析(EDS)和X射线衍射（XRD）技术对腐蚀产物作进一步物相分析。结果表明：管样失效处基体化学成分和材料力学性能符合国家标准要求，金相组织正常。管道钢L245在高矿化度水环境下发生CO2腐蚀，形成疏松、多孔且带裂纹的簇状腐蚀产物，腐蚀产物主要成分为FeCO3和Fe2O4，腐蚀产物膜与金属基体结合强度低，流体介质冲刷发生剥离并加速金属溶解和腐蚀性物质扩散，形成具有自催化的电化学腐蚀。     

轨道交通用7003铝合金型材失效行为分析

采用金相、扫描电镜和透射电镜观察以及慢应变速率拉伸应力腐蚀实验等分析测试方法对轨道交通用7003铝合金型材的失效原因进行分析。研究结果表明:型材失效件的裂纹为沿晶扩展,且有支裂纹向外扩展;失效件断口形貌呈冰糖块状花样特征,断口表面附集着铝、锌的氧化物,还有少量氯化物和硫化物,经分析失效型材的裂纹是由应力腐蚀导致的沿晶脆性断裂。型材试样在30 g/L Na Cl+10 m L/L HCl腐蚀溶液中的抗拉强度为181.5MPa,断裂时间为5.1 h,在空气中的抗拉强度为320.3 MPa,断裂时间为27.7 h,试样的应力腐蚀敏感指数(ISSRT)为0.46。晶界析出相尺寸较小、密度大,且呈链状连续分布,在腐蚀过程中,晶界连续析出相易成为阳极腐蚀通道,是较高的应力腐蚀敏感性的主要原因。     

无损检测技术在飞机维修中的应用及研究

本文通过涡流无损检测测法对某型号教练机前起落架进行无损检测,通过分析检查出的裂纹,判断裂纹造成的原因,从而对飞机操作和飞机维护工作提出要求.     

应力腐蚀裂纹涡流定量检测的多目标评价方法

足够精度的应力腐蚀裂纹无损定量方法研究,对确保核电站等大型结构的安全、高效运行具有重要应用价值。但是,由于微观结构复杂,应力腐蚀裂纹涡流定量检测常出现欠评估和多个极值的问题。为了充分利用多频涡流检测信号信息,提高重构精度,提出了应力腐蚀裂纹定量的多目标评价策略和求解多目标优化的ε-约束法。几个模拟的应力腐蚀裂纹重构结果表明,所提策略在提高应力腐蚀裂纹深度的定量精度上是有效的。     

NiCrBSi超音速火焰喷涂层的电化学腐蚀机制

采用超音速火焰喷涂方法在普通碳钢表面制备了NicrBsi合金涂层，然后将涂层在利用冰醋酸调整pH值到3的3．5％NaCl(质量分数)溶液中进行全浸泡试验．应用化学成分分析、电子探针分析方法分析了涂层腐蚀后的成分变化和分布，用高频等离子体发射光谱仪分析了腐蚀液中的离子存在情况，用X射线能谱分析了腐蚀产物，用扫描电镜观察了涂层腐蚀后的形貌．结果发现：NiCrBSi合金涂层没有发生成分选择性腐蚀；涂层的腐蚀包括表面宏观均匀腐蚀和腐蚀介质侵入涂层内部引发的腐蚀，后者起关键作用；腐蚀首先在涂层表面存在未熔颗粒及孔隙、夹杂和微裂纹的局部阳极区发生，随后沿孔隙、夹杂、微裂纹、层状组织等形成的阳极通道扩展；涂层的主要失效形式是片状或层状剥离；调整喷涂工艺参数以降低涂层的电化学不均匀性或进行封孔处理有助于提高涂层的耐蚀性能．     

在用精丙烯塔的检验及缺陷分析

本文通过对一在用精丙烯塔进行无损检验,发现纵环焊缝的部分丁字口处及返修部位存在大量超标缺陷,经射线复查该超标缺陷大部分为裂纹。经分析认为,此缺陷为焊接时由于执行工艺不严造成。该裂纹产生时为微观裂纹,在使用工况的复杂应力和焊缝残余应力的共同作用下不断扩展至无损检测可以分辨。一旦外加条件突然恶化,有可能加速扩展,最严重的可以导致容器失效。对此,在容器制造过程中加以预防以及在使用过程中加以重视。     

X100管线钢在微生物腐蚀环境下的延性裂纹止裂可靠性研究及失效分析

基于管线钢的环向应力、断裂韧性及腐蚀速率,建立了天然气管线钢在微生物腐蚀环境下延性裂纹止裂可靠性的预测方法,获得不同微生物腐蚀速率对X100管线钢的止裂韧性和止裂可靠性随使用年限增长的变化规律。对X100管线钢延性裂纹扩展失效模式和强度失效模式进行了分析,并基于两种失效模式对X100管线钢的允许使用年限进行了预测,且强度失效所预测的管线钢使用年限要多于延性裂纹扩展失效得出的使用年限,表明X100管线钢的延性裂纹失效风险概率要高于强度失效,在进行安全评估时应优先考虑延性裂纹扩展导致的管线失效模式。     

频率对BG-P110油管钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响

油管服役工况下,受腐蚀介质和交变载荷的共同作用,腐蚀介质腐蚀油管内外壁而产生表面结构不连续。当有拉伸、弯曲、振动载荷出现时,表面结构不连续处会产生应力集中,发生腐蚀疲劳断裂失效。以宝钢BG-P110油管材料为对象,通过不同载荷频率下的疲劳和腐蚀疲劳裂纹扩展试验,分别测量大气和3.5 wt%Na Cl环境下的疲劳裂纹扩展速率。结合断口形貌和成分分析,分析频率对BG-P110油管材料腐蚀疲劳裂纹扩展的影响。交变载荷相同时,腐蚀环境加快BG-P110油管的疲劳裂纹扩展速率;腐蚀环境相同时,频率越低BG-P110油管疲劳裂纹扩展速率越大。     

TC6钛合金力学行为及其失效研究

采用高温、高应变率耦合分离式Hopkinson Bar系统和100 KN微机控制电子万能试验机系统,对等轴晶粒组织的TC6钛合金圆柱形及帽形试样进行了力学试验,研究了其力学行为及其失效机理.结果表明:等轴晶粒组织TC6钛合金在准静态下变形时呈现应变强化效应,而在高应变速率下变形时,热软化与应变强化共存,流变应力呈现振荡,且表现出较强的应变率效应;TC6钛合金的动态变形表现为局域化变形,且在局域化变形区域出现裂纹,裂纹在此区域扩展贯穿整个试样,最终导致失效,而准静态下材料的变形表现为均匀化变形,当应变达到0.4时,材料沿最大剪切应力方向断裂失效.     

裂纹缺陷对液化气球罐强度的影响

在役的液化石油气球罐缺陷以裂纹为主,且内表面裂纹占很大比重。运用有限元软件,分析了球罐内表面横向裂纹和纵向裂纹对球罐强度的影响。结果表明,在其他条件相同情况下,同一位置的横向裂纹比纵向裂纹对球罐的危害性大。横向裂纹深度越深,危险性越大;长度越长,危害性反而越小。研究结果对在役带裂纹缺陷的液化石油气球罐的安全使用和评定具有实际意义。     

二氧化硫复合盐雾环境下2024-T351铝合金应力腐蚀开裂

通过SO2复合盐雾试验模拟工业污染海洋大气环境,结合有限元模拟分析、扫描电镜/能谱仪、光电子能谱分析等技术研究2024-T351铝合金在弹性应力区间的应力腐蚀开裂行为.结果表明:应力腐蚀开裂行为优先发生在2024-T351铝合金C型环的顶部应力集中区域;疏松的腐蚀产物层的形貌经历了由细棒状、团絮状到板块状的变化;试验6h就可以监测到裂纹,进行到480h的时候有贯穿裂纹形成,720h的时候试样完全断裂;裂纹为穿晶和沿晶混合机制,主裂纹以穿晶机制沿C型环法线扩展,二次裂纹沿晶界扩展.     

半刚性及复合基层沥青路面破损指标演变规律研究

为对高速公路路面科学养护决策提供有效的数据支持,对半刚性基层、复合基层沥青路面破损数据进行汇总分析,提出沥青路面平均病害种类、病害覆盖率及贡献率等路面破损衍生指标。分析结果表明:复合基层、半刚性基层路面不同时期平均病害种类基本一致,病害覆盖率、贡献率最大均是横裂修补、纵裂修补、纵向裂缝(轻)、横向裂缝(轻)等4种病害;半刚性基层早期微裂缝的扩展速度明显高于复合基层路面,两种基层路面的纵向裂缝(重)病害发展最迅速阶段出现于同一阶段;相较于半刚性基层,复合基层将横向裂缝(重)、块状裂缝发展最迅速阶段延后,复合基层路面比半刚性基层路面具有更好的养护弹性。路面养护策略、措施的选择,宏观上应该根据不同基层类型及路面病害在不同时期的演变规律进行选择。     

裂缝与钢筋锈蚀——横向裂缝控制问题的探讨

本文根据野外暴露试验和实际调查的结果,讨论了横向裂缝与混凝土中钢筋锈蚀的关系,认为横向裂缝对钢筋锈蚀的影响不严重.文中还就其原因进行了分析.本文建议,现行规范中横向裂缝宽度限值可以适当放宽,然而对造成混凝士剥落和损坏的纵向裂缝必须引起注意.     

攀钢板坯连铸机不同断面铸坯角部横裂纹分析

通过喷嘴性能测试、重熔凝固冷却实验和计算机仿真软件计算,研究了攀钢不同断面板坯角部冷却情况对铸坯角部横裂纹的影响.研究表明:对于1 160、1 080和1 250mm三个断面尺寸的铸坯,较强的冷却使角部温度较早低于A3温度,矫直前沿奥氏体晶界形成大量膜状先共析铁素体,矫直时容易沿奥氏体晶界形成角部横裂纹.为解决角部横裂纹问题,通过改变铸坯表层组织来控制铸坯角部横裂纹的产生,并将其应用于攀钢现场生产.     

圆形缺口裂纹扩展的晶体相场模拟

【目的】研究初始缺口为圆形的样品在纵轴拉伸应力作用下起裂,并在样品裂纹扩展方向确定后,再加上横轴压力下裂纹的扩展情况。观察横轴压力对其扩展方向的影响,从而得出施加压力修复正在扩展的裂纹样品的模拟结果。【方法】使用晶体相场法(PFC)进行模拟,获得裂纹扩展的演变图。【结果】在纵轴拉应力条件下,应变在达到一定数值后圆形缺口开始发射位错和空位,位错向前运动;之后柏氏矢量相反的位错相遇并相互湮灭,没有湮灭的位错组合成位错对并产生裂纹;最后微裂纹之间、微裂纹与原始缺口之间相互合并。裂纹稳定地朝着横轴方向扩展,在此基础上施加横轴的压应力,发现左侧裂纹扩展方向发生两次改变,并往裂纹扩展方向发射位错。同时初始设置的圆形缺口也有形状变化,并往纵轴发射位错。【结论】晶体相场法能有效模拟晶体裂纹扩展的微观现象。     

Failure analysis of 18CrNi3MoA drilling tails

The fracture of a drilling tail made of 18CrNi3MoA steel in the exchanging water hole was analyzed in terms of inclusions, prior austenite grain size, carburized layers, and fatigue fracture morphology by means of optical microscopy, quantitative metallography, and scanning electron microscopy (SEM). Fatigue crack initiation and propagation on the drilling tail were also studied. The results showed that the fracture on the drilling tail was not induced by inclusions and the distribution inhomogeneity of prior austenite grain size. Instead, because the outside surface of the exchanging water hole was not continuously geometric, there was a great deal of stress concentration in those areas under continuous twisting, axial impact, and corrosion of mineral water. Thus three crack sources emerged in these areas. Initial cracks centered on these sources spread from the outside surface to the inside surface, and eventually the drilling tail ruptured. Furthermore, the fractograph of the region around the crack sources exhibited a typical ductile dimple fracture pattern, and cracks initiated on the outside surface of the carburized layers of the exchanging water hole. Three crack sources could be the sources of fatigue crack propagation. Based on the analysis of fatigue crack propagation, it was further demonstrated that fatigue damage originated from the outside surface of the exchanging water hole.     

蛋白质水凝胶脱水变性过程中所产生裂纹的SEM测量与分析

通过扫描电子显微镜，对附着在不锈钢衬底上的天然蛋白质水凝胶--鸡蛋清脱水固化变性过程中产生的裂纹进行测量与分析.结果表明，固化的鸡蛋清内部存在呈网状的裂纹结构，即裂纹将样品分割为较小的独立区域；在约0.1至1mm左右的尺度，裂纹结构具有自相似性；在更小的尺度出现楔子状的裂纹，失去上述自相似特征.楔状裂纹并不直，在其端点会有更小的裂纹.在楔状裂纹的边界和尖端的亮度较高，这可能是内应力较大或者是存在更小裂纹的区域；在靠近衬底没有裂纹的边缘区域，固化蛋清以阶梯形状和衬底结合，与衬底之间没有间隙.     

钢中冶金因素与裂纹扩展阻力特性

本文研究了三种中碳锰钢中不同程度的硫化锰夹杂和晶粒尺寸等冶金因素对材料裂纹扩展阻力特性的影响.结果表明:造成材料裂纹扩展阻力各向异性的主导因素是沿轧向分布的条片状硫化锰夹杂,而不是通常所认为的带状组织;随(高温正火)晶粒长大,材料纵、横向阻力经历了不同程度的降低并达到相近水平后,使得各向异性减弱或消失;不同程度的硫化锰夹杂使得裂纹扩展阻力曲线上下移动,而对阻力曲线的斜率无明显影响;晶粒粗大及晶间网状铁素体强烈降低材料的裂纹扩展阻力,并极易导致裂纹的失稳扩展.     

钢纤维混凝土电杆试验研究

研究分析了钢筋混凝土电杆产生纵向裂缝的机理，并采用钢纤维来抑制或限制电杆纵向裂缝的发生和发展；进行了电杆纵向裂缝控制措施的试验研究；还对钢筋混凝土和钢纤维混凝土电杆试件进行了抗冻性和抗腐蚀性的对比试验，试验结果对工程应用有重要的参考价值。