板厚对焊接接头在空气中和海水中疲劳性能的影响

本文讨论了国产海上平台用钢E36—Z35的十字型板状焊接接头在空气中和海水中的弯曲疲劳试验,试件厚度分别为16mm、32mm和40mm。试验结果表明:板厚的增加使焊接接头在空气和海水中的疲劳强度均明显降低,并建议在空气中的疲劳强度修正式公式为△S=△S_0(t_0/t)~(1/3)和疲劳寿命厚度修正公式为N=N_0(t_0/t)~(4/3),在海水中的厚度修正公式为△S=△S_0(t_0/t)~(1/4)和N=N_0(t_0/t),相比之下,厚度对海水腐蚀疲劳强度的影响比在空气中稍小一些;对于板厚为16mm和40mm的焊接接头试件在海水中的疲劳寿命和空气中的寿命相应为36％和57％,可见随着板厚的增加,海水腐蚀疲劳寿命比空气中寿命的缩短要少一些。本文还从断裂力学方法出发,讨论了板厚影响焊接接头疲劳寿命的原因。     

随机变幅载荷下焊接接头的海水腐蚀疲劳研究

海上平台经受的波浪力作用是随机变幅循环载荷,本工作采用板状焊接接头模拟管节点热点焊趾处的受力状态,并模拟实际海洋环境与加载条件,海水温度为20℃循环流动,阴极保护电位为-850mV.(SCF),加载频率为0.2Hz,应力比为-1,进行随机变幅载荷下的海水腐蚀疲劳试验,试验结果与常幅载荷下的腐蚀疲劳寿命作了比较。本文利用线性累积损伤Miner法则,以随机变幅加载下的腐蚀疲劳寿命进行了估算,结果表明,估算的寿命与试验数据很接近,效果令人满意。     

第三届全国近海工程学术讨论会论文目录

序号论文名称作者姓名俐筋混凝土平台的非线性有限单元法分析’立管的应力特性及计算方法T型管节点单内环加强强度分析我国海洋平台管节点应力分析的研究工作管状接头的激光散斑应变测量T型管结点在支管荷重作用下管径比对交贯 线上应力分布的形响焊接俐接头在海水中的常幅疲劳试验焊接钢接头在空气中的常幅疲劳试验桩基导管架平台结构一桩一土共同作用的计 算方法及计算机程序关于管节点疲劳寿命估算的断裂力学分析方 法的研究海洋工程中却贝(ch合rpy)冲击试验温度 的确定海洋平台刚架结构的总体稳定性分析浅基础在偏心和倾斜荷载作用下的…     

平台钢焊接接头在海洋中的腐蚀疲劳研究

随着近海石油开采事业的迅猛发展,我国已自行设计和建造了许多固定式导管架钢结构海上平台,它们在海洋环境中承受着波浪引起的交变载荷作用,与惰性环境中承受交变载荷条件下得到的疲劳结果相比,交变载荷与侵蚀性环境的联合作用往往导致疲劳性能显著下降。这种损伤可能是疲劳开裂和腐蚀性破坏的简单叠加,也可能是这两者之间某些更为复杂的协同交互作用的结果(贾斯克,1989)。钢结构海上平台是由钢构件(如钢管、钢板、角钢等)焊接而成,海水腐蚀疲劳裂缝大都产生于焊缝区的焊趾处,该部位存在焊接残余应力,以及焊接缺陷和儿何缺陷,形成应力集中。本文通过对海上平台用钢板在空气中、海水中和海水中有阴极保护三种条件下腐蚀疲劳性能的研究,探讨了钢材在海上平台不同部位、不同保护状况下的腐蚀疲劳寿命,为海上采油平台设计与选择提供了理论依据。     

深海管道钢的腐蚀疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用侧壁开槽型CT试样,分别在空气和3.5%NaCl溶液中进行腐蚀疲劳裂纹扩展试验,研究海底管道用钢X65在海水腐蚀环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。为保证试样既能满足腐蚀疲劳试验机的夹具要求,又可控制裂纹沿直线方向扩展,采用侧壁开槽技术对CT试样进行改进;利用有限元软件ABAQUS,建立三维模型,验证了对于侧壁开槽型CT试样,可以采用ASTM标准推荐的应力强度因子表达式对改进后CT试样开展数值计算。利用YYF-50腐蚀疲劳试验装置开展试验,试验结果表明:和惰性环境相比,腐蚀环境不仅会加速X65钢的裂纹扩展速率,还会降低腐蚀疲劳体系下裂纹扩展的门槛值;在腐蚀体系下存在裂纹扩展的稳定阶段,可采用Paris公式对其腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行预测。     

X80钢在含有SRB的海水溶液中阴极保护准则适用性

通过表面观察及电化学方法研究X80钢在含有SRB的海水溶液中阴极保护准则的适用性,测试结果表明:腐蚀控制因素为阳极控制,对金属施加阴极极化第5天降低金属腐蚀速度主要通过增大金属表面SRB的附着电阻和电荷转移电阻实现;而施加阴极极化第10天,阴极保护主要通过改变金属表面电荷转移电阻控制腐蚀速度,且阴极极化电位越大控制效果越好。无阴级保护的金属试样腐蚀产物较多且附着力差,施加阴极保护的金属试样腐蚀产物较少且附着力较强。阴极保护的确能对存在SRB的海水溶液环境中X80钢起到阴极极化作用,但极化5 d时传统的阴极保护准则中-850 mV_CSE(即-770 mV_SCE)电位未达到85%的保护要求,-950 mV_CSE(即-870 mV_SCE)电位刚刚能满足保护要求;而极化10 d时2种极化电位下保护度都有所下降且都不能满足保护要求,因此还需要进一步实验确定其合适的阴极保护电位。     

钢铁在海水、海泥中锈层的穆斯堡尔谱的研究 I.A3钢室内模拟与实海挂片锈层的穆斯堡尔谱

钢在海水中的腐蚀产物相组成研究报道较少。马如璋等(1981,1982)对低合金钢在海水中的腐蚀锈层进行了研究,他们所采用的穆斯堡尔谱等方法,很适宜研究钢的腐蚀产物(Simmons,1976; Vertes,1989)。目前,由于石油工业的发展,大量的石油平台、栈桥及钢柱码头不断涌现,这些构造物的钢桩一般是从大气区经过飞溅区、潮差区和海水全浸区插入海泥区,大量研究表明,在海水、海泥跃变区钢铁腐蚀严重,作者采用穆斯堡尔谱对A3钢在室内模拟和实海锈层相的组成进行了初步的研究,以探讨在不同腐蚀环境中钢铁的腐蚀产物和腐蚀机理,为钢铁的防腐和耐海洋腐蚀钢的开发提供理论依据。     

南海北部海域槺虾目新种与稀有种类

穆斯堡尔谱学对于研究钢的腐蚀产物是非常有用的( Simmons,1976; Vertes,1989)。Peev等人(1978)在实验中用穆斯堡尔谱学研究了α-Fe 粉在海水中的腐蚀产物。马如璋等人(1981)对低合金钢在海水中的腐蚀锈层用穆斯堡尔谱学和X射线分析等方法进行过研究。但关于锈层的相组成目前尚有一些分歧,尤其是钢在海泥中锈层的相组成目前还很不清楚。本文将对A3钢和16Mn钢在海水、海泥区锈层相组成进行初步的分析研究。     

高锰铝青铜在流动海水中阴极保护参数的研究

采用稳态动电位极化法测量了螺旋桨材料ZQAl12-8-3-2高锰铝青铜在静态和流动海水中的极化曲线,分析了其在流动海水中的腐蚀电化学行为,解析了最小保护电位、最大保护电位、最小保护电流密度等阴极保护参数,其在海水中的保护电位范围为-0．45～0．72V,最大保护电位在常规阴极保护范围内没有限制,流动海水中的最小保护电流密度比静态时增加几十倍,为海水中螺旋桨阴极保护设计及应用提供参考数据。     

国产Z向钢制造的海洋平台管节点的疲劳性能

本文介绍了由中国海上平台管节点研究委员会组织的,用国产Z向钢制造的系列管节点的疲劳试验。包括国产Z向钢的基本性能、管节点疲劳试验的规模、内容与疲劳寿命。根据试验结果求得的S—N曲线,经与国外的比较证明,由国产材料制造的管节点有良好的疲劳性能。板厚效应与海水腐蚀对疲劳强度的影响在文中亦简要地说明了。     

钢在海洋沉积物中的腐蚀研究 Ⅰ.“移植埋片法”(MD)实海腐蚀电化学测量研究

海洋沉积物俗称海底土,海洋沉积物腐蚀学系海洋腐蚀科学中的新学科;一些资料表明,钢在海底土中的腐蚀程度要比在海水区、潮差区、飞溅区低(友野理平,1976;岡本刚,1977),这些资料(Schumacher,1979)是通过近海钢结构的观察和采用打入浅海中的试验钢桩取得的,但由于宏观电池的作用,它们不能反映单独埋在海土中钢的腐蚀情况。实际海士中的腐蚀是相当复杂的,由于这项研究难度高,耗资大,因而至今报道很少(Schmidt,1982) 随着科学技术的发展,海底工程设计急需海底土的腐蚀资料,作者在确保海土结构不变的前题下,首创了“移植埋片法(MD)”,对3种海洋用钢在海土中的腐蚀电位和极化阻力进行了海上测量,为海洋沉积物腐蚀学的研究开辟了新途径,同时对海底钢铁工程的防腐设计提供了依据。     

DH36钢焊接件海水腐蚀行为研究

海洋环境中的钢焊接件除了易发生电化学腐蚀之外,还容易发生电偶腐蚀等局部腐蚀。本文通过失重法、开路电位、强极化曲线、金相显微观测和X射线衍射等测试方法研究了DH36海洋用钢焊接件S-189-2在海水介质中的电化学腐蚀行为、电偶腐蚀倾向及其腐蚀产物成分。结果表明,焊接件各个部位在海水中的腐蚀速率均较小,腐蚀电流密度在15～29μA.cm-2范围内,阴极反应由氧扩散过程控制。开路电位和电极电位均随时间负移,各个位置电极电位差较小且负移幅度接近,发生电偶腐蚀的倾向较小。腐蚀产物以γ-FeO(OH)为主。     

钢浮筏牺牲阳极保护研究

本文研究了海水中钢浮筏的阴极保护。浮筏由船板钢制造,表面涂9道油漆。所用牺牲阳极为棒状悬挂式、远距离铝基牺牲阳极。试验得出该浮筏的平均保护电流密度为14mA/m~2。在本研究中,作者采用了一种测定定长导线电压降的方法测定阳极的电流输出。所测得的阳极电流输出值与由Dwight修正式计算的结果大体相当。     

盐度变化对铝牺牲阳极保护效果的影响

为研究河流入海口处盐度周期变化时铝牺牲阳极对钢结构的保护效果,测试对比了盐度固定与盐度循环条件下Q235钢有无阳极保护时的腐蚀失重和电位变化、铝牺牲阳极的电流效率。结果表明盐度循环会造成Q235钢的严重腐蚀,盐度差越大腐蚀越严重,甚至可能超过天然海水的腐蚀程度;在盐度循环条件下铝牺牲阳极对Q235钢具有良好的保护效果,但与稳定的盐度相比,阳极的消耗量增加、电流效率降低;在稳定的低盐度条件（0.5%）下,虽然铝牺牲阳极的电流效率较高,被保护的Q235钢电位足够负,但是保护效果不理想。本文通过Q235钢腐蚀失重数据检验铝牺牲阳极的保护效果,得到了不同盐度循环条件下铝牺牲阳极的初步性能数据,为河流入海口处钢结构设施的阴极保护提供了依据。     

410不锈钢在海水中阴极极化行为的研究

本文采用动电位极化曲线法和恒电位极化法研究410不锈钢在天然海水和模拟闭塞液中的阴极极化行为。采用失重法研究在模拟闭塞液中、不同阴极电位下的保护效果。体式显微镜(SM)、扫描电镜(SEM)和能谱X-射线分析(EDX)用于分析阴极保护7 d后410不锈钢表面的产物。结果表明:在保护电位为-0.70~-0.90V(vs.SCE)之间,410不锈钢在海水中的腐蚀得到有效的保护,在模拟闭塞液中的保护度80%。当阴极保护电位正于-0.70 V(vs.SCE)时,局部腐蚀得不到有效的防护;负于-0.90 V(vs.SCE)就会有氢脆的危险。当保护电位为-0.90 V(vs.SCE)时,天然海水中产生的垢层主要成分是CaCO3,在模拟闭塞液中表面产生明显的锈、垢混合物,垢层的主要成分是Mg(OH)2。     

刻蚀不锈钢丝固相微萃取-气相色谱法检测海水中多氯联苯

用氢氟酸刻蚀不锈钢丝制作了固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)纤维,与气相色谱(gas chromatography, GC)联用直接测定了海水水样中的痕量多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs),优化了萃取时间、萃取温度、搅拌速率、解吸温度和解吸时间对SPME的萃取效率的影响。本方法的线性范围可达两个数量级,PCB28和PCB52的线性范围是1.0～100.0 ng/L,其他8种PCBs的线性范围是0.5～50.0 ng/L(除PCB198外,r²均在0.99以上),检出限为0.01～0.10 ng/L。单个纤维间及纤维与纤维间的相对标准偏差分别为2.4%～7.2%和4.9%～8.7%。实际海水样品的加标回收率为80.9%～106.0%。微萃取纤维机械强度高、耐海水腐蚀、寿命长、制作成本低,该方法适用于测定海水水样中的痕量PCBs。     

动态海水中保护电位对钙质沉积层形成的影响

采用恒电位阴极极化和线性极化法研究了天然海水中不同动态条件、不同初始保护电位下,阴极保护初期碳钢表面钙质沉积层的形成规律。扫描电镜(SEM)和能谱X-射线分析(EDX)分析了保护后碳钢表面的产物。结果表明:-800 mV(vs.SCE,下同)保护电位下,在静态和动态海水中碳钢表面形成的钙质沉积层质量都较差;-900 mV保护电位下,静态海水中形成致密的钙质沉积层,动态下钙质沉积层形成困难;-1 000 mV保护电位下,静态和动态海水中都形成良好的钙质沉积层。随流速增大,阴极保护电流密度显著增大,钙质沉积层中Ca/Mg比值增加;动态条件下,较负的保护电位,有利于阴极保护初期钙质沉积层的形成。     

动态海水中保护电位对钙质沉积层形成的影响

采用恒电位阴极极化和线性极化法研究了天然海水中不同动态条件、不同初始保护电位下,阴极保护初期碳钢表面钙质沉积层的形成规律.扫描电镜( SEM)和能谱X-射线分析(EDX)分析了保护后碳钢表面的产物.结果表明:-800 mV(vs.SCE,下同)保护电位下,在静态和动态海水中碳钢表面形成的钙质沉积层质量都较差;-900 mV保护电位下,静态海水中形成致密的钙质沉积层,动态下钙质沉积层形成困难;-1 000 mV保护电位下,静态和动态海水中都形成良好的钙质沉积层.随流速增大,阴极保护电流密度显著增大,钙质沉积层中Ca/Mg比值增加;动态条件下,较负的保护电位,有利于阴极保护初期钙质沉积层的形成.     

海洋构筑物的阴极保护

阴极保护是防止金属腐蚀的一种经济、可靠的好方法,是一项广泛应用的技术。使用达种方法能够防止置于各种水溶液(海水、淡水、稀酸、碱溶液)和土壤中的钢铁、铝、铜、铅等金属及其合金的腐蚀。同时还能防止或者减     

16Mn钢与101钢在海水中的接触腐蚀

某种金属材料在电解质中由于与他种金属材料电接触而大大加快其本身的腐蚀速度,这一现象称为接触腐蚀。在海洋工程中,接触腐蚀是一个广泛存在,危害很大,而又很易被忽视的问题。国外对此已有很多研究。本工作对16Mn钢能否与101钢在海水中搭配使用问题进行了研究,取得了一些有助于认识海洋工程接触腐蚀实质及其危害的结果。