腐蚀疲劳特征及评价方法VIP免费

腐蚀疲劳特征及评价方法―、腐蚀疲劳（corrosionfatigue）的定义：当金属受到酸碱的腐蚀，一些部位的应力就比其他部位高得多，加速裂缝的形成，这叫“腐蚀疲劳”。腐蚀疲劳的形成条件：只要环境对设备有腐蚀作用（气体腐蚀、大气腐蚀、海洋腐蚀、土壤腐蚀等），再加上循环应力作用均可产生腐蚀疲劳。破坏机制：金属材料在腐蚀介质的作用下形成一层覆盖层，在交变应力作用下覆盖层破裂，局部发生化学浸蚀形成腐蚀坑，交变应力作用下产生应力集中进而形成裂纹。腐蚀疲劳特点：（1）疲劳腐蚀不需要特定的腐蚀系统，它在不含任何特定腐蚀离子的蒸馏水中也能发生。（2）任何金属材料均可能发生腐蚀疲劳。（3）材料的腐蚀疲劳不存在疲劳极限。（4）腐蚀疲劳初裂纹的扩展受应力循环周次的控制，不循环时裂纹不扩展。相关术语：腐蚀疲劳极限（corrosionfatiguelimit）腐蚀疲劳极限：材料在空气和腐蚀环境中的疲劳试验中应力s与循环数N如右图所示。在给定的腐蚀环境中（如空气），应力低于某一临界应力时，交变应力的循环数N再大，材料也不发生破坏。这一临界应力称为材料的疲劳极限。二、腐蚀疲劳的影响因素(一)载荷的影响(1)幅度循环载荷的交变幅度睁大，腐蚀速度也随之增大，即使此应力低于表观疲劳极限。(2)频率在低速区，加载频率的变化对疲劳裂纹扩展速率基本没有影响；当裂纹扩展速率较高时，加载频率的降低使裂纹扩展速率增大。(二)加工工艺的影响电解抛光有使腐蚀疲劳强度下降的趋势，以提高材料强度为目的的热处理也有降低腐蚀疲劳强度的趋势，而表面轧制可提高腐蚀疲劳强度。(三)环境的影响(1)温度温度明显加快腐蚀速度。但是，若温度上升引起材料严重孔蚀，产生许多浅裂纹源，从而降低了应力集中，使阳极对阴极面积比增大，反而对材料腐蚀疲劳性能有所改进。(2)pHpH<4时降低腐蚀疲劳寿命降低；pH=4-10寿命保持恒定;pH=10-12,寿命显著增加；pH>12，表观疲劳极限接近干疲劳极限。(3)含氧量当0.05mg/L0.5口9几时,疲劳寿命趋于饱和。三、腐蚀疲劳的防护：可以考虑从3个方面来防范腐蚀疲劳的产生(1)采用耐腐蚀材料：如含二氧化硫的溶液中Cr26Ni5铁素体-奥氏体双相不锈钢较奥氏体不锈钢耐蚀。(2)表面保护层镀锌的钢丝绳在海水中、镀镍的钢丝绳在河水和盐雾中的疲劳极限有显著提高，其他非金属的有机或无机涂层也有良好的效果，但要求与基体金属有良好的结合力与耐磨性能。(3)表面处理喷丸、氮化等在材料表面形成压应力，有利于提高耐腐蚀疲劳性能。四、腐蚀疲劳裂纹扩展模型应用较为广泛的腐蚀疲劳裂纹扩展模型，有da/dN(AK,f,R,D)模型、叠加模型和竞争模型，这几种模型是建立在Paris公式及其修正形式的基础上，通过不同方式考虑环境因素特别是腐蚀作用的影响，以计算腐蚀疲劳裂纹。腐蚀疲劳是一种特殊的疲劳，目前工程中常用的疲劳裂纹扩展速率函数是Paris-Erodgan模型，即Paris公式，它建立了应力强度因子和裂纹扩展速率之间的关系，是当今工程应用中预测疲劳裂纹扩展寿命的理论基础，其形式为工程中还有一种十分常用的是Forman模型，这是考虑了腐蚀疲劳的环境效应，其实是Paris公式的一种修正，其形式为da_C(AK)n丽=(1—R)Kc—0K腐蚀疲劳裂纹扩展寿命的计算即是以上述二式其修正形式为基础，式中的各参数考虑了腐蚀因素影响，然后通过数值运算来实现。影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素很多，要根据工程实际需要考虑尽可能多的因素，以建立准确有效的以Paris公式为基础的数学模型,目前主要是借助于试验数据，在进行回归分析后对模型做出合理的修正。考虑了介质浓度、加载频率和应力比对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响，引入腐蚀疲劳裂纹扩展的环境加速因C(f,RQ)的表达式，从而建立了一种腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型da/dN(AK,f,R,D)。总的趋势可以认为，随着载荷频率的降低，da/dN增大；当温度和载荷频率一定时，应力比减小川a/dN降低；介质浓度高的情况下da/dN一般要快于介质浓度低的情况。通常情况下可将干燥的空气看作“惰性”介质，并把空气中的疲劳数据作为研究腐蚀疲劳的对比数据。将不同的载荷频率、应...