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材料导报  2024, Vol. 38 Issue (23): 23090176-6    https://doi.org/10.11896/cldb.23090176
  金属与金属基复合材料 |
海水环境下船用高强钢腐蚀疲劳损伤行为研究
张若楠1, 韦朋余2,*, 王珂3, 曾庆波2, 王连2, 宋培龙2
1 深海技术科学太湖实验室,江苏 无锡 214082
2 中国船舶科学研究中心,江苏 无锡 214082
3 江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏 镇江 212003
Study on Corrosion Fatigue Damage Behavior of Marine High-strength Steel in Seawater Environment
ZHANG Ruonan1, WEI Pengyu2,*, WANG Ke3, ZENG Qingbo2, WANG Lian2, SONG Peilong2
1 Taihu Laboratory of Deepsea Technological Science, Wuxi 214082, Jiangsu, China
2 China Ship Scientific Research Center, Wuxi 214082, Jiangsu, China
3 School of Naval Architecture & Ocean Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, Jiangsu, China
下载:  全 文 ( PDF ) ( 38665KB ) 
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摘要 腐蚀疲劳损伤严重影响海洋装备的安全服役,为研究装备在海水环境下的裂纹扩展规律及腐蚀疲劳损伤机理,本工作针对典型船用高强钢10CrNi3MoV,开展了空气与海水环境下的疲劳裂纹扩展试验,对比分析了海水环境对疲劳裂纹扩展速率与疲劳寿命的影响作用,获得了船用高强钢腐蚀疲劳行为历程。在此基础上,结合腐蚀疲劳断口形貌观测与腐蚀产物分析,探察了典型船用高强钢腐蚀疲劳损伤机理。研究结果表明:船用高强钢10CrNi3MoV的疲劳损伤起始于基材表面不均匀电化学反应导致的金属表面点蚀坑,并在腐蚀与疲劳联合作用下逐渐演化成微裂纹,海水环境会显著加速疲劳裂纹扩展,缩短疲劳寿命,海水环境下的疲劳寿命约为空气环境下的46.15%。随着裂纹扩展速率增加,相较于海水腐蚀,机械疲劳损伤对裂纹扩展的影响占主导地位,有解理特征的阳极溶解是船用高强钢腐蚀疲劳损伤的主要作用机理。
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张若楠
韦朋余
王珂
曾庆波
王连
宋培龙
关键词:  海水环境  船用高强钢  腐蚀疲劳  裂纹扩展  损伤机理    
Abstract: Corrosion fatigue damage affects the safe service of marine equipment seriously. In order to study the crack propagation law and corrosion fatigue damage mechanism of marine equipment in seawater environment, fatigue crack growth tests in air and seawater environment for marine high-strength steel 10CrNi3MoV were carried out. And the influence of sea water environment on fatigue crack growth rate by comparing different crack growth rates (CGR) and fatigue life in air and seawater environment were analyzed, and the corrosion fatigue behavior history of marine high-strength steel was obtained. Based on the observation of corrosion fatigue fracture morphology and the analysis of corrosion products, the corrosion fatigue damage mechanism of typical marine high-strength steel was revealed. The research results showed that corrosion fatigue damage starts from the pitting corrosion pits on the metal caused by the uneven electrochemical reaction on the surface of the substrate, and gradually evolves into microcracks under the combined action of corrosion and fatigue. Seawater environment has a significant impact on the CGR and fatigue life, significantly accelerating crack propagation and reducing fatigue life. With the increase of the CGR, the influence of mechanical fatigue damage on the crack growth is dominant compared with seawater corrosion. What's more, anodic dissolution with cleavage characteristics is the main mechanism in the corrosion fatigue damage evolution process of marine high-strength steel.
Key words:  seawater environment    marine high-strength steel    corrosion fatigue    crack growth    damage mechanism
出版日期:  2024-12-10      发布日期:  2024-12-10
ZTFLH:  U663  
基金资助: 国家重点研发计划(2022YFB3404800)
通讯作者:  * 韦朋余,中国船舶科学研究中心研究员,硕士研究生导师,现任中国船舶科学研究中心水面舰船结构实验室主任、重点项目技术首席。2006年6月山东大学工程力学本科毕业,2009年江苏科技大学船舶与海洋结构物设计制造专业硕士毕业后到中国船舶科学研究中心工作至今。目前主要从事船舶与海洋工程结构性能、复杂环境作用下结构试验与测试技术、船舶工艺力学等研究,先后负责国防预研、工信部高技术船舶科研、科技部国家重点研发计划、基金等项目20余项,获国防科技进步二等奖1项、中国船舶集团有限公司科技进步二等奖2项。受邀担任中国船舶工业行业协会船舶标准化专家委员会委员、中国钢结构协会海洋钢结构分会理事、船舶力学委员会测试技术学组组长等,发表学术论文60余篇(多篇SCI、EI收录),授权发明专利10余项。wei_pengyu@163.com   
作者简介:  张若楠,2016年9月、2019年2月分别于武汉科技大学和武汉理工大学获得工学学士学位和硕士学位。现为中国船舶科学研究中心工程师,目前主要研究领域为船舶结构力学、复杂环境作用下船舶疲劳强度评估与试验测试技术。承担国家重点研发计划、工信部高技术船舶等科研项目10余项,发表论文10余篇,专利8项,软件著作权2项。
引用本文:    
张若楠, 韦朋余, 王珂, 曾庆波, 王连, 宋培龙. 海水环境下船用高强钢腐蚀疲劳损伤行为研究[J]. 材料导报, 2024, 38(23): 23090176-6.
ZHANG Ruonan, WEI Pengyu, WANG Ke, ZENG Qingbo, WANG Lian, SONG Peilong. Study on Corrosion Fatigue Damage Behavior of Marine High-strength Steel in Seawater Environment. Materials Reports, 2024, 38(23): 23090176-6.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.23090176  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2024/V38/I23/23090176
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