阴极极化对590高强钢及其焊接件氢脆敏感性影响的研究.pdf

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1、阴极极化对590高强钢及其焊接件氢脆敏感性影响的研究一=茎獬答辩委员会成员签字：型型：笪青岛科技大学研究生学位论文阴极极化对590高强钢及其焊接件氢脆敏感性：?究吣Y㈣255吼3㈣047帆摘要590高强钢因其具有较高的强度和良好的焊接性能而广泛应用于海洋工程和船舶等领域。590高强钢在使用过程中，为了抑制在海水中的腐蚀，通常需要对其施加阴极保护，但当阴极保护应用不当、保护电位过负时，容易造成氢在金属表面析出，当氢扩散进入材料内部时，可能引发材料氢脆甚至发生氢致断裂，因此研究590高强钢在海水环境下的氢脆敏感性尤为重要。本文通过采用失重实验、慢应变速率实验、渗氢实验、电化学和表面分

2、析手段研究了590高强钢在海水中不同阴极极化电位下的电化学性能以及氢扩散系数，并以延伸率和氢脆系数作为评价指标研究了590高强钢焊接件(埋弧焊、手工焊、以氩气为保护气体的气保焊)在海水环境中的氢脆敏感性。阴极极化下的590高强钢在海水环境中的电化学性能研究结果表明：阴极极化电位为一0．85V~-1．1V时，试样表面会生成一层白色保护膜；随着极化电位的负移(E。。∥一0．95V)，白色保护膜就越致密、越稳定。由于保护膜的存在，使得590高强钢的白腐蚀电位发生负移，阴极极化电流密度减小，进而有效地抑制590高强钢在海水中的腐蚀。渗氢试验结果表明：随着阴极极化电位的负移，590高强钢的

3、渗氢电流密度增大，而氢在590高强钢中的扩散系数随着阴极极化电位的变化较小，均为2．8×10曲mm2／s左右。通过测试590高强钢在不同阴极保护电位下的保护度和氢脆系数确定了其在海水中的合理阴极保护电位范围：随着阴极保护电位的负移，590高强钢的腐蚀速率降低，保护度逐渐增大，当保护电位为一0．758V时，保护度达到90％，因此确定590高强钢在天然海水中的最正阴极保护电位为一0．758V；随着阴极保护电位的负移，590高强钢的氢脆系数和氢脆敏感性均升高、延伸率和断面收缩率均降低，当保护电位为一0．945V时，590高强钢的氢脆系数达25％，达到了可能发生氢脆的危险区，结合断口形貌

4、分析得出此时试样出现脆性断裂特征，由此确定590高强钢的最负保护电位为一0．945V。590高强钢焊接件在海水中不同极化电位下的氢脆敏感性研究表明：590高强钢焊接件的屈服强度、断裂强度和抗拉强度受阴极极化影响不大，而延伸率和氧脆系数的变化明显，随着阴极极化电位的负移，三种焊接件的延伸率降低，氢脆系数升高，氢脆敏感性增加。对于590高强钢埋弧焊焊接件而言，保护电位为一0．907V电位时，氢脆系数达25％，材料进入氢脆危险区；手工焊焊接件和气保阴极极化对590高强钢及其焊接件氢脆敏感性影响的研究焊焊接件的进入氢脆危险区的极化电位分别为．0．958V和一0．937V。关键词：590钢

5、；焊接件；氢脆敏感性；阴极极化STUDIESoNEFFECTOFCATHODICPoLARIZATIoNoNTHESUSCEPTIBILITYTOHYDROGENEMBRITTLEMENTOF590HIGH-STRENGTHSTEELANDWELDEDPIECESABSTRACT590high—strengthsteelwithhighstrengthandgoodweldabilityiswidelyappliedinthefieldofmarineengineeringandshipbuilding．590high—strengthsteelwhichisservicedin

6、themarineenvironmentisimposedcathodicprotectiontosuppresscorrosion．However,cathodicprotectionisSOnegativethatitcangeneratehydrogenonmetalsurfaces，enterintotheinteriorofmaterialsandleadtotheoccurrenceofhydrogen—inducedembrittlementevenbroken．Therefore，itisimportanttostudvsensitivitytohydrogene

7、mbrittlementof590high—strengthsteelinseawater．Theelectrochemicalpropertiesandthehydrogendiffusioncoefficientof590high—strengthsteelarestudiedunderdifferentcathodicprotectionthroughtheuseofweightlessnessexperiments，slowstrainratetest，hydrogenp