20MnTiB 높이의 응력 부식 균열 거동

Scientific Reports 11권, 기사 번호: 23894(2021) 이 기사 인용

912 액세스

측정항목 세부정보

20MnTiB 강철은 중국에서 강철 구조물 교량에 가장 널리 사용되는 고강도 볼트 재료이며, 그 성능은 교량의 안전한 작동에 매우 중요합니다. 본 연구에서는 최근 충칭의 대기 환경에 대한 조사를 바탕으로 충칭의 습한 기후를 모사하기 위한 부식 솔루션을 설계하고, 충칭의 모의 습한 기후에서 고강도 볼트의 응력 부식 실험을 수행했습니다. . 20MnTiB 고강도 볼트의 응력 부식 거동에 대한 온도, pH 및 모의 부식 용액 농도의 영향을 연구했습니다.

20MnTiB 강철은 중국에서 강철 구조물 교량에 가장 널리 사용되는 고강도 볼트 재료이며, 그 성능은 교량의 안전한 작동에 매우 중요합니다. Li 등1은 20~700°C 범위의 고온에서 10.9등급 고강도 볼트에 일반적으로 사용되는 20MnTiB 강의 특성을 테스트하고 응력-변형률 곡선, 항복 강도, 인장 강도, Young`s를 얻었습니다. 모듈러스, 신장 및 팽창 계수. Zhang et al.2, Hu et al.3 등은 강교에 사용되는 20MnTiB 고강도 볼트의 파단을 화학적 조성시험, 기계적 성질 시험, 미세구조 시험, 나사치면의 거시적, 미시적 분석을 통해 분석하였고, 그 결과, 고강도 볼트 파단의 주요 원인은 큰 응력집중을 발생시키는 나사산 결함과 관련되어 있으며, 균열선단의 응력집중과 야외에서의 부식상태가 모두 응력부식균열을 일으키는 것으로 나타났다.

강철 교량에 사용되는 고강도 볼트는 일반적으로 습한 환경에서 오랫동안 사용됩니다. 높은 습도, 고온, 환경에 유해한 물질의 정착 및 흡수 등의 요인은 강철 구조물의 부식을 유발하기 매우 쉽습니다. 부식으로 인해 고강도 볼트의 단면 손실이 발생하고 결함과 균열이 많이 발생합니다. 그리고 이러한 결함과 균열은 계속해서 확대되어 고강도 볼트의 수명을 단축시키고 심지어 파손으로 이어지게 됩니다. 지금까지 환경 부식이 재료의 응력 부식 특성에 미치는 영향에 대한 많은 연구가 있었습니다. Catar 등4은 SSRT(느린 변형율 시험)를 통해 산성, 알칼리성 및 중성 환경에서 알루미늄 함량이 다른 마그네슘 합금의 응력 부식 거동을 연구했습니다. Abdel 등5은 다양한 농도의 황화물 이온이 존재하는 3.5% NaCl 용액에서 Cu10Ni 합금의 전기화학적 및 응력 부식 균열 거동을 연구했습니다. Aghion 등6은 침지 시험, 염수 분무 시험, 전위차 분극 분석 및 SSRT를 통해 3.5% NaCl 용액에서 다이캐스팅 마그네슘 합금 MRI230D의 부식 성능을 평가했습니다. Zhang 등7은 SSRT와 전통적인 전기화학적 시험 기술을 사용하여 9Cr 마르텐사이트 강의 응력 부식 거동을 연구하고 실온에서 마르텐사이트 강의 정적 부식 거동에 대한 염화물 이온의 영향 규칙을 얻었습니다. Chen 등8은 SSRT를 통해 다양한 온도에서 SRB를 함유한 해머의 시뮬레이션 용액에서 X70 Steel의 응력 부식 거동 및 균열 메커니즘을 연구했습니다. Liu 등9은 SSRT를 통해 00Cr21Ni14Mn5Mo2N 오스테나이트계 스테인리스강의 해수 응력 부식 저항성에 대한 온도 및 인장 변형률 속도의 영향을 연구했습니다. 결과는 35~65°C 범위의 온도가 스테인리스 강의 응력 부식 거동에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. Lu 등10은 일정 하중 지연 파괴 시험과 SSRT를 통해 인장 강도 등급이 다른 샘플의 지연 파괴 민감도를 평가했습니다. 20MnTiB 강철과 35VB 강철 고강도 볼트의 인장 강도는 1040~1190mpa로 제어되어야 하는 것이 좋습니다. 그러나 이러한 연구의 대부분은 기본적으로 부식 환경을 시뮬레이션하기 위해 간단한 3.5% NaCl 용액을 사용하는 반면, 고강도 볼트의 실제 사용 환경은 더 복잡하고 pH 값과 같은 많은 영향 요인이 있습니다. 용액, 온도, 부식 매체의 농도 등. Ananya et al.11은 듀플렉스 스테인리스강의 부식 및 응력 부식 균열에 대한 환경 변수와 부식 매체의 재료에 대한 영향을 연구했습니다. Sunada 등12은 H2SO4(0~5.5kmol/m−3) 및 NaCl(0~4.5kmol/m−3)을 함유한 수용액에서 실온에서 SUS304 강의 응력 부식 균열 시험을 수행했습니다. 그리고 H2SO4와 NaCl이 SUS304 강의 부식 유형에 미치는 영향을 연구했습니다. Merwe 등13은 SSRT를 통해 압연 방향, 온도, CO2/CO 농도, 기압 및 부식 시간이 A516 압력 용기 강의 응력 부식 민감도에 미치는 영향을 연구했습니다. Ibrahim 등14은 NS4 용액을 지하수 시뮬레이션 솔루션으로 사용하여 코팅을 벗겨낸 후 API-X100 파이프라인 강철의 응력 부식 균열에 대한 중탄산염 이온(HCO) 농도, pH 및 온도와 같은 환경 매개변수의 영향을 연구했습니다. Shan 등15은 다양한 온도 조건(30~250°C)에서 SSRT를 통해 모의 석탄 수소 플랜트의 흑수 매체 조건에서 온도에 따른 오스테나이트 스테인리스강 00Cr18Ni10의 응력 부식 균열 민감도 변화 규칙을 연구했습니다. Han et al.16은 일정 하중 지연 파괴 시험과 SSRT를 사용하여 고강도 볼트 샘플의 수소 취성 민감도를 특성화했습니다. Zhao17은 SSRT를 통해 GH4080A 합금의 응력 부식 거동에 대한 pH, SO42−, Cl−1의 영향을 연구했습니다. 결과는 pH가 낮을수록 GH4080A 합금의 응력 부식 저항성이 악화된다는 것을 보여주었습니다. Cl−1에 대한 응력 부식 민감도가 뚜렷하며 실온에서는 SO42− 이온 매체에 민감하지 않습니다. 그러나 20MnTiB 강철 고강도 볼트에 대한 환경 부식의 영향에 대한 연구는 거의 없습니다.