散货船舷侧结构及其腐蚀与船舶安全的关系

综述了散货船舷侧结构及腐蚀与船舶安全的关系,指出船体舷侧结构及其腐蚀是造成散货船舶灭失事故的重要原因,对某散货船舷侧板取样的锈层结构和腐蚀机理进行了分析,结果表明,舷侧外板腐蚀产物中有海水Ｃａ,Ｍｇ离子沉积,外锈层由Ｆｅ３Ｏ４,Ｆｅ２Ｏ３和ＦｅＯ（ＯＨ）组成,内锈层主要是Ｆｅ３Ｏ４舷侧板以腐蚀和微观疲劳断裂交互作用方式破损。     

PHC管桩金属端头在土壤模拟液中的腐蚀行为

通过自然浸泡、动电位极化、电化学阻抗谱测量、电偶腐蚀试验研究预应力高强混凝土(PHC)管桩金属端头处端板和主筋在氯盐土、盐碱土、中性草甸土和酸性土模拟液中的腐蚀速率、电化学腐蚀行为以及电偶腐蚀行为.研究结果表明:主筋的耐蚀性能比端板的差,盐渍土中主筋的耐蚀程度差;端板和主筋的阴极过程受氧扩散控制;盐渍土中端板和主筋的锈层不具保护作用;主筋与端板偶接时主筋为阳极,端板为阴极;主筋在酸性土中的电偶腐蚀效应最大,而在草甸土中最小.     

冰冻/解冻对低合金耐候钢大气腐蚀的影响

采用事内、室内+冰冻和户外三种不同环境的曝晒实验,研究了冰冻/解冻循环对两种耐候钢初期大气腐蚀行为的影响.利用失重实验和电化学方法评价了实验钢的耐腐蚀性能,用扫描电镜观察了锈层形貌,用能谱分析仪分析了合金元素在锈层中的分布.结果表明:低温、低湿环境促进致密锈层的形成,而温度、湿-度较高的环境中形成的锈层致密度较低;冰冻/解冻循环导致非致密锈层内产生裂纹,其原因是疏松锈层中的孔洞中含有大量液态水,在液固相变时产生较大的应力,致使锈层开裂.致密锈层不含液态水,基本不受其影响.     

12SiMoVNbAl低合金钢高温腐蚀锈层的研究

本文主要研究了12SiMoVNbAl低合金钢耐含硫原油长期高温腐蚀的锈层之组织结构。用金相及岩相方法观察了锈层的组织结构。锈层主要分里、外两层。里层緻密,外层疏松。用电子探针及扫描电镜观察并测定了合金元素在基体金属和锈层中的分布。在高温腐蚀条件下,该钢合金元素含量虽然较低,但仍具有较好的抗高温腐蚀的性能。硅、铝等合金元素在里锈层中的富集是提高其抗高温腐蚀性能的主要原因。     

钢箱梁横隔板-U肋疲劳裂纹钢板加固参数分析

通过建立带疲劳裂纹的钢箱梁横隔板-U肋局部有限元模型,分析钢板加固机理。通过提取连接焊缝焊趾应力评价受损构件钢板加固效果。通过提取胶层应力分析钢板加固后的胶层破坏模式,提取裂纹尖端应力强度因子用于研究钢板加固效果。通过设置多种工况,研究加固件面积、形状、厚度等参数对于加固效果的影响。研究表明：钢板加固可显著改善横隔板-U肋焊缝应力水平。钢板可有效贴合疲劳裂纹,加固作用体现为代替受损截面参与构件协同受力。钢板加固面积对于加固效果影响较大,沿横隔板与U肋连接焊缝方向延长加固件,可提升加固效果。短裂纹加固时适当增加板厚。设置十字形加劲肋加固效果劣于等效增加板厚。     

Cu-P-RE耐候钢的耐蚀性能

通过干湿周浸加速腐蚀实验研究了不同稀土含量的耐候钢和对比普碳钢的腐蚀行为及其耐蚀性能.采用失重法测得了各试样的腐蚀率;结果发现,稀土耐候钢的腐蚀率远远低于普碳钢的,不同稀土含量的耐候钢的耐腐蚀性不尽相同.采用电化学交流阻抗技术对带锈钢样的表面锈层结构及电化学反应过程进行了研究,提出在本实验条件下钢电化学腐蚀的等效电路模型,计算出锈层电阻、极化阻抗等表征锈层性能的电化学元件参数值.稀土耐候钢锈层中存在半无限扩散和有限厚度扩散两种过程,有限厚度扩散极化阻抗反映了耐候钢内锈层的保护性能.     

含钼耐候钢的腐蚀性能

通过显微组织观察、周浸加速腐蚀实验、锈层微观分析、锈层交流阻抗特征分析等方法,研究了合金元素钼含量对耐候钢腐蚀性能的影响.合金元素钼可以促进钢中贝氏体组织的形成,促使锈层更加致密,对钢基体具有更好的保护性,有利于提高钢的耐腐蚀性能.随着钢中钼含量的增加,实验钢锈层的腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,锈层的阳极溶解反应受到明显阻碍,锈层具有更好的保护性.     

镁基合金牺牲阳极保护在船舶上应用

由于船体材料含碳量、表面附着物等影响,船体钢板及部件会发生电化学腐蚀而使船体被锈蚀。在现代化船舶上,几乎都安装了船体外钢板及部件防腐蚀保护装置,目前,船用牺牲阳极保护法中最常用的方法是固接锌块于船壳的阴极保护法。然而使用镁牺牲阳极进行阴极保护,是一种更有效更经济的防止金属腐蚀的方法。     

10CrMoAl钢热轧薄板的周浸实验对比分析

为了系统地研究10CrMoAl钢的耐腐蚀性能,对其周浸试验各周期试样进行了腐蚀速率分析、SEM分析、XRD分析及电化学分析.结果表明:腐蚀速率最快的阶段是72～168 h腐蚀阶段,其次是0～72 h腐蚀阶段,最慢的是168～240 h腐蚀阶段.经过168 h腐蚀后,锈层厚度平均为80 μm,是经过72 h腐蚀后的试样锈层厚度的近2倍.经过240 h的腐蚀后,锈层仍然维持在80 μm左右,却出现了50 μm的过渡层.经过168 h和240 h腐蚀所形成的锈层几乎完全阻止了γ-FeOOH和α-FeOOH等稳定产物的形成,从而有效地阻碍了基体的继续腐蚀.此外,锈层中Cr、Mo和Al的富集,也对阻碍腐蚀的进行起到一定的作用.     

腐蚀后M24高强度螺栓疲劳性能试验

为了探究高强度螺栓腐蚀后的疲劳性能,本文对浸油和无浸油的M24高强度螺栓开展了中性盐雾加速腐蚀试验,对不同腐蚀程度的高强度螺栓分别开展了形貌观察和常幅疲劳试验。结果表明：所有高强度螺栓表面锈层均由内锈层和外锈层组成;腐蚀后螺牙根部存在着蚀坑,浸油和无浸油螺栓腐蚀150天后螺牙根部的蚀坑直径达到1.5mm;随着腐蚀时间的增加螺栓的疲劳寿命逐渐降低,浸油和无浸油螺栓腐蚀150天之后疲劳寿命分别下降了36%和28%;由于浸油螺栓表面的保护层在腐蚀前期被破坏,相同腐蚀时间浸油和无浸油两种螺栓的疲劳寿命相差较小。     

大气腐蚀在低合金钢显微组织中的发生与发展

采用光学金相技术结合交流阻抗测量,分析了三种低合金钢在模拟的沿海大气环境中的初期腐蚀行为.实验发现,显微组织直接决定钢的初期腐蚀行为并间接影响长期腐蚀行为.在腐蚀初期,铁素体钢中的大角晶界易于被择优腐蚀,而贝氏体内的小角晶界的择优腐蚀趋势较弱,铁素体+珠光体钢的择优腐蚀集中于珠光体及其边界.铁素体裸钢有较强的耐腐蚀性,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较小;贝氏体与铁素体+珠光体裸钢的耐腐蚀性较差,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较大,长期腐蚀性能更优.这些结果表明,在适当合金化后,贝氏体作为新型低成本高强度耐候钢的基本组织极具应用潜力.     

基于累积塑性应变的表面裂纹板CTOD疲劳分析

结合Dugdale模型,以表面裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出一个低周疲劳载荷下含半椭圆形表面裂纹船体板的裂纹尖端张开位移(CTOD)分析模型.利用有限元法模拟了表面裂纹尖端累积塑性变形、表面裂纹几何特性、应力均值以及材料应变硬化系数等相关因素的影响,结合最小二乘法拟合出基于表面裂纹尖端累积塑性应变的考虑表面裂纹几何特性、应力均值以及材料应变硬化系数影响的CTOD二阶多项式.     

我校一项科研成果荣获国家科技进步二等奖

从北京召开的 2 0 0 0年度国家科学技术奖励大会上获悉 ,我校与大连造船新厂合作完成的“船体外板水火加工成形技术研究”荣获国家科技进步二等奖 .我校与大连造船新厂合作承担的项目是船舶工业国防科工委计划课题 .这一课题是由我校博士生导师纪卓尚教授主持的大连理工大学与大连造船新厂组织的联合课题组应用数学力学理论方法和现代计算机技术 ,通过大型复杂船体曲面外板水火加工成形工艺的力学机理研究 ,又经过大量实验和实测 ,建立了船体钢板水火加工成形数据库系统 ,提出了水火弯加工中钢板局部收缩量与工艺参数关系的数学模型和工艺参…     

桥梁缆索钢丝裂纹扩展速率预测及疲劳寿命计算

为给桥梁缆索钢丝疲劳性能分析提供简单有效的方法,根据钢丝的微观组织结构和相关试验数据的统计分析结果,建立了钢丝疲劳裂纹扩展速率预测模型,并给出了模型参数的计算方法.通过变载刻痕法在原状钢丝上获取了稳定扩展区的疲劳裂纹扩展速率,预测模型较好地描述了试验获取的数据和文献中近门槛值区域钢丝的疲劳裂纹扩展规律.在此基础上,通过断裂力学方法计算了新钢丝和腐蚀钢丝的疲劳寿命并与试验数据相比较,结果表明:钢丝腐蚀不会对疲劳裂纹扩展速率产生影响,仍可用未腐蚀钢丝的力学性能通过本文方法进行预测,腐蚀钢丝疲劳寿命的变化是由于初始裂纹尺寸发生改变而引起.对于新钢丝和轻微腐蚀钢丝,可采用等效初始裂纹法进行疲劳寿命计算;当钢丝腐蚀较为严重时,疲劳总寿命基本由裂纹扩展寿命构成,初始裂纹尺寸即为真实锈坑深度.鉴于蚀坑深度分布的随机性,宜采用最大蚀坑深度对腐蚀钢丝进行疲劳寿命计算.     

随机腐蚀船体板结构极限强度分析

考虑到船体结构腐蚀的随机性,给出了随机腐蚀船体板的极限强度分析方法.根据散货船测厚报告中腐蚀数据,研究船舯甲板边板腐蚀数据的分布规律,建立随机腐蚀模型.采用非线性有限元方法对腐蚀板结构的极限强度进行计算分析,通过蒙特卡罗仿真方法计算确定腐蚀甲板边板极限承载能力的概率统计特性,最后对板结构极限承载能力进行可靠性分析.结果表明:甲板边板的腐蚀数据和极限承载能力均符合对数正态分布,船体板的极限应力比与腐蚀体积比成线性反比关系.     

钢筋宏电池腐蚀锈坑的二维模型及其断裂性能

钢筋的疲劳断裂行为与其裂纹周边的局部性能密切相关,为了研究产生宏电池腐蚀后钢筋的疲劳断裂性能,本文在试验研究的基础上提出了钢筋产生局部锈蚀后纵向锈坑尺寸的二维模型;基于理论分析得到了用于表征钢筋局部锈坑处Ⅰ型裂纹端点区域应力应变场强度的应力强度因子表达式.     

Q235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征

在西沙群岛高温、高湿的海洋大气环境下对Q235碳钢进行了3个月的暴晒实验,利用电子探针、激光拉曼等观察分析了暴晒后样品的锈层特征. 结果表明:Q235碳钢暴晒1个月后迅速形成较厚的锈层,锈层疏松多孔,多裂纹;当暴晒3个月时,锈层却明显减薄. Q235碳钢在西沙暴晒1个月后形成的外层腐蚀产物主要是γ-FeOOH、β-FeOOH、α-FeOOH及少量Fe3O4等,而锈层内部主要为Fe3O4、γ-Fe2O3等铁的氧化物. 暴晒3个月后,疏松锈层的内部电解液蒸发加剧,内层还原后的锈层重新被氧化,生成较多的FeOOH,同时部分γ-FeOOH转化成为α-FeOOH. Q235碳钢在西沙大气环境下的暴晒过程(也就是锈层的氧化还原反应的交替过程)中,钢基体不断地被腐蚀.     

SZL4—13锅炉水冷壁管环向裂纹产生原因分析

本文通过金相分析主宰水冷辟管环向裂纹产生的原因是高温造成管材表面脱碳，组织粗化，强度降低，同时产生管内部腐蚀，在交变热和循环下，在管外向火侧产生裂纹并向内扩展，最后形成穿透裂纹．。     

SZL4－13锅炉水冷壁管环向裂纹产生原因分析

本文通过金相分析证实水冷壁管环向裂纹产生的原因是高温造成管材表面脱碳、组织粗化、强度降低，同时产生管内部腐蚀，在交变热应力循环下，在管外向火侧产生裂纹并向内扩展，最后形成穿透裂纹。     

表面重熔加工对材料耐空泡腐蚀的影响

采用TIG(钨极惰性气体保护焊)表面重熔工艺对表面耐空泡腐蚀堆焊材料进行改性加工,与磨削表面加工对比研究了TIG表面重熔对空泡腐蚀的影响.结果表明:在45 h空泡腐蚀试验后,磨削试样的累积失重量是TIG表面重熔试样的1.59倍;相变产生的马氏体剥落是质量损失的主要形式,而TIG表面重熔工艺延迟了奥氏体到马氏体的相变,降低了质量损失;大量裂纹沿着马氏体片层发展,而TIG重熔表面抑制了裂纹发展,避免了大的物质剥落.