塩害・凍害複合環境における溶接構造物の腐食促進メカニズムの解明

盐害与冻害复合环境下焊接结构腐蚀加速机理的阐明

基本信息

批准号：
20919005
负责人：
石塚和則
金额：
$ 0.37万
依托单位：
Kushiro National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20919005/
关键词：
孔食凍結融解ステンレス鋼

项目摘要

【研究の目的】北海道東部沿岸地域の冬季は,塩化物を多く含んだ凍結防止剤や海霧に晒される塩害環境と昼夜間における寒暖の差により凍結融解が繰り返される凍害環境が複合化し,鉄鋼構造物にとって極めて厳しい環境となる.オーステナイト系ステンレス鋼に見られる応力腐食割れに関する研究が精力的に行われているが,塩害と凍害の複合環境の影響については明らかになっていない.そこで本研究では,この点に着目し,実験により,温度環境の違い,溶接の有無,腐食溶液の違いによる孔食への影響を検討した.【研究の方法】試験片はオーステナイト系ステンレスSUS304冷間圧延材を用い,溶接ロボットによりTIG溶接を施工した.また比較実験として未溶接材による実験を行った.温度環境として,CDF法(RILEM)に準拠した温度変動(最低温度-20℃,最高温度+20℃,12時間で1サイクル)により凍結融解環境を再現した.更に比較のため,実際の温度振幅の最高および最低温度(+20℃と-13℃)に保持した恒温試験をそれぞれ並行して実施した.腐食溶液は様々な塩害,腐食環境を想定し,塩化ナトリウム,塩化カルシウム,塩化第二鉄,塩酸を用いた.各溶液による試験期間は,最長84日間(凍結融解168サイクル)で実験を行った.【研究の成果】本研究により次の結果が得られた.(1)孔食状況:凍結融解環境下で最も孔食が発生し,孔食促進に影響していることが明らかとなった.(2)凍結融解時の腐食環境:溶液の凍結直前と融解開始時における孔食に影響を及ぼす塩化物の局部的な濃縮がみられ,孔食促進に影響を及ぼしていると推察した.(3)孔食と残留応力分布との関係:溶接近傍に集中している大規模孔食の発生位置と溶接シミュレーションによる残留応力の最大位置が一致していることから,残留応力が孔食促進に影響を及ぼしていると推察した.以上のことから結論として,凍結融解環境下では,溶接近傍の引張残留応力が高い領域に激しい孔食が見られ,その原因として,腐食を誘発する溶媒の濃度が凍結によって局所的に高くなり,その箇所が溶接部近傍の残留応力と相互作用することにより腐食が促進することが考えられる.

[研究目的] 北海道东部沿海地区的冬季，钢铁暴露在含有大量氯化物的防冻剂和海雾的盐害环境中，以及反复冷冻和冻害的冻害环境中。由于昼夜温差而发生解冻，这对于结构来说是极其恶劣的环境。奥氏体钢。关于不锈钢中观察到的应力腐蚀开裂的研究一直在大力开展，但盐害和冻害复合环境的影响尚未明确。本研究针对这一点，进行了点蚀实验来找出答案。由于温度环境的差异、有无焊接、腐蚀溶液的差异[研究方法] 试验样品为冷轧奥氏体不锈钢SUS304，使用焊接机器人进行TIG焊接。作为对比实验，使用未焊接材料进行实验。温度环境，符合CDF法（RILEM）通过温度波动再现冻融环境（最低温度-20℃，最高温度+20℃，12小时1个循环）。此外，为了进行比较，实际温度幅度（+20℃和+20℃）的最高和最低温度- 在13℃的温度下平行进行恒温试验。腐蚀溶液为假设各种盐害和腐蚀环境，使用氯化钠、氯化钙、氯化铁和盐酸。每种溶液的测试周期最长为84天（168次冻融循环）。[研究][结果]本次研究得到以下结果： (1)点蚀状况。：可知点蚀在冻融环境中发生最多，对点蚀的加速有影响。(2)冻融时的腐蚀环境：点蚀发生在溶液即将冻结之前和解冻开始时观察到氯化物的局部浓度，推测其对点蚀的促进有影响。 (3) 点蚀与残余应力分布的关系：由于大面积点蚀的位置集中在焊缝附近，根据焊接模拟匹配，残余应力最大的位置，我们推断残余应力是由点蚀引起的。这对促进冻结有影响。在熔融环境中，焊缝附近残余拉应力较高的区域会出现严重的点蚀，其原因是由于冻结导致局部诱发腐蚀的溶剂浓度增加，焊缝附近的残余应力增加。人们认为，与压力的相互作用会加速腐蚀。