海洋环境包括:海洋大气环境和海水环境。
海洋大气环境分为6种腐蚀级别,其中代号为C5-M的海洋大气环境是腐蚀环境中最恶劣的,海洋平台在海洋大气环境中的平均腐蚀速率为30-80μm/a。局部腐蚀速率超过了100μm/a。由此可见腐蚀的严重程度[17]。
海水环境指水线附近及以下部分。海水环境的腐蚀性比海洋大气的腐蚀性更严重,按不同特点分为飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区四个区。飞溅区位于高潮位的上方,这里表面湿润高,供氧充足,形成了最严重的腐蚀环境,腐蚀速率最高。
海洋环境的特点使得用于海工紧固件的钢材要有极好的性能。目前,海工领域主要使用的钢材包括:高强度螺栓钢和不锈钢。而这两种钢都存在各自的性能缺陷。高氮钢具有的优异性能使其具有用于海工紧固件的可能性。
1。4 本文的工作
高氮钢具有高强高韧耐腐蚀的性能特点,考虑到海洋工程的广阔前景和对高性能紧固件的迫切需求,本文提出将高氮钢用于海工紧固件,获得耐腐蚀性能和韧性高于高强度钢,和强度和韧性高于常用不锈钢的紧固件。文献综述
本文以用于海工紧固件的高氮钢的性能研究为重点,与江苏兴海特钢有限公司共同研制了一种新型高氮奥氏体不锈钢,其成分为Cr20Mn18N0。8Mo3。6。
高氮钢中氮的固溶度决定了高氮钢的性能,为了获得高的氮含量,本文首先采用感应熔炼,而后在氮合金化阶段使用了加压熔炼工艺。在获得高氮钢坯料后,对高氮钢进行了固溶处理,以获得均匀的组织和成分。
为了获得对海工紧固件的使用有重要作用的性能,本文对固溶处理后的高氮钢进行了静拉伸、缺口拉伸和缺口偏斜拉伸试验、冲击试验、高周疲劳试验和耐腐蚀试验,获得了对海工紧固件有非常重要作用的屈服强度、塑性、缺口敏感度、冲击韧性、疲劳性能和耐腐蚀性能的性能指标。与高强螺栓钢和普通不锈钢对比分析了高氮钢用于制造海工紧固件的优越性。
高氮钢具有的优异的性能是由于氮元素的存在降低了高氮钢的层错能,低的层错能提高了高氮钢的强度和韧性,本文从热力学原理出发计算了高氮钢的层错能,分析了高氮钢的强韧性机理。