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腐蚀环境中钛合金可能的失效模式和破坏形式

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材,钛合金棒 发布时间:2016-7-15 12:25:15
在使用过程中发生的失效可能源于材料的使用应力高于安全应力而引起的过载或者在应力集中处产生的局部变形。大多数情况下失效模式取决于材料在最终状态下的性能。如承压下的失效模式可能是:过度的弹性变形和弹性失稳;塑性失稳,变形和破裂;脆性断裂;疲劳失效;蠕变变形和蠕变破坏;环境破坏如腐蚀和氢损伤。
 
局部腐蚀是相对于全面腐蚀而言,腐蚀破坏仅局限于金属表面上的个别部位或某一局部。而金属表面的其他部位,一般说来腐蚀较轻,甚至没有任何腐蚀迹象。根据实际使用中的钛合金,特别是对大量应用的钛合金腐蚀破坏大量事故的统计,钛合金局部腐蚀中应力腐蚀最多,占40%~60%;点蚀和缝隙腐蚀次之,占20%左右;晶间腐蚀、腐蚀疲劳与全面腐蚀相近,各占10%左右。本节将主要介绍晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀以及这些局部腐蚀的现象、识别方法和形成机理,并为防止这些局部腐蚀合理选用钛合金提出选材意见。
 
大部分使用中的失效涉及在应力集中区缺陷处裂纹的萌生。在焊接结构中,焊接缺陷是相当普遍的,甚至是不可避免的。因此不仅在设计中要防止过载,而且要避免由脆性断裂、疲劳、蠕变和腐蚀可能引起的低应力失效。通过材料的选择以及限制主应力加二次应力来避免过度的弹性变形和弹性失稳;通过限制主应力加二次应力来避免塑性失稳;通过正确地选材、制造、检验、检查断口韧性等来避免脆性断裂。在压力容器和换热器中很少出现由普遍腐蚀引起的失效,因为设计者意识到普遍腐蚀的可能,并通常采用腐蚀裕量或选择耐腐蚀的材料。然而,某些环境中可能发生应力腐蚀开裂,在设计和选材时应避免可能发生这种失效。
 
研究和实践表明。钛合金作为易钝化的金属材料,在一些腐蚀环境中由于钝化膜的局部损坏,比不耐腐蚀的金属材料更容易产生局部腐蚀。在实际工程中因局部腐蚀所造成的钛合金制设备、构件的事故远比全面腐蚀多得多,而且常常在设备、构件没有任何宏观变形,甚至在没有破损预兆的情况下迅速、突然破坏,因而,其危害性也远比全面腐蚀大得多。
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