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腐蝕環境中鈦合金可能的失效模式和破壞形式

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材,鈦合金棒 發布時間:2016-7-15 12:25:15
在使用過程中發生的失效可能源于材料的使用應力高于安全應力而引起的過載或者在應力集中處產生的局部變形。大多數情況下失效模式取決于材料在最終狀態下的性能。如承壓下的失效模式可能是:過度的彈性變形和彈性失穩;塑性失穩,變形和破裂;脆性斷裂;疲勞失效;蠕變變形和蠕變破壞;環境破壞如腐蝕和氫損傷。
 
局部腐蝕是相對于全面腐蝕而言,腐蝕破壞僅局限于金屬表面上的個別部位或某一局部。而金屬表面的其他部位,一般說來腐蝕較輕,甚至沒有任何腐蝕跡象。根據實際使用中的鈦合金,特別是對大量應用的鈦合金腐蝕破壞大量事故的統計,鈦合金局部腐蝕中應力腐蝕最多,占40%~60%;點蝕和縫隙腐蝕次之,占20%左右;晶間腐蝕、腐蝕疲勞與全面腐蝕相近,各占10%左右。本節將主要介紹晶間腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕以及這些局部腐蝕的現象、識別方法和形成機理,并為防止這些局部腐蝕合理選用鈦合金提出選材意見。
 
大部分使用中的失效涉及在應力集中區缺陷處裂紋的萌生。在焊接結構中,焊接缺陷是相當普遍的,甚至是不可避免的。因此不僅在設計中要防止過載,而且要避免由脆性斷裂、疲勞、蠕變和腐蝕可能引起的低應力失效。通過材料的選擇以及限制主應力加二次應力來避免過度的彈性變形和彈性失穩;通過限制主應力加二次應力來避免塑性失穩;通過正確地選材、制造、檢驗、檢查斷口韌性等來避免脆性斷裂。在壓力容器和換熱器中很少出現由普遍腐蝕引起的失效,因為設計者意識到普遍腐蝕的可能,并通常采用腐蝕裕量或選擇耐腐蝕的材料。然而,某些環境中可能發生應力腐蝕開裂,在設計和選材時應避免可能發生這種失效。
 
研究和實踐表明。鈦合金作為易鈍化的金屬材料,在一些腐蝕環境中由于鈍化膜的局部損壞,比不耐腐蝕的金屬材料更容易產生局部腐蝕。在實際工程中因局部腐蝕所造成的鈦合金制設備、構件的事故遠比全面腐蝕多得多,而且常常在設備、構件沒有任何宏觀變形,甚至在沒有破損預兆的情況下迅速、突然破壞,因而,其危害性也遠比全面腐蝕大得多。
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