腐食液凍結融解環境における溶接構造物の孔食促進背複合メカニズムの解明

阐明腐蚀性液体冻融环境中焊接结构点蚀促进的复杂机制

基本信息

批准号：
21919003
负责人：
石塚和則
金额：
$ 0.38万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21919003/
关键词：
孔食凍結融解溶接

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.平成20年度奨励研究(課題番号20919005)により凍結融解温度環境下におかれたオーステナイト系ステンレス鋼溶接材の溶接線近傍において顕著に発生する孔食様相を明らかにした.そこで本研究では,このような現象の原因として考えられる腐食液の濃度変動(凍結濃縮)および濃度のばらつきによる孔食発生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,溶接台車を用いたMIG自動溶接で施工した.腐食液には塩化第二鉄水溶液を用いた.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,+20℃に保持した恒温試験を並行して実施した.またX線回折法による残留応力測定および金属組織観察を行い,さらに溶接シミュレーションによる残留応力分布および溶接熱サイクルの予測を行った.【研究の成果】本研究により次の結果が得られた.1、腐食液の濃度変動:腐食液の凍結にともなう濃縮により,初期濃度6%の腐食液は,凍結前後で2.7倍にその濃度が上昇することが分かった.このような濃度の上昇は,孔食を促進するものと推測される2、恒温環境下の孔食様相:凍結濃縮に伴う局所濃度の最大値にほぼ相当する14%の腐食液に浸漬し,+20℃恒温環境にさらした試験片においては,溶接線近傍の顕著な孔食がみられなかった.3、溶接残留応力の影響:X線回折法による残留応力測定により,孔食が生じる溶接線近傍の残留応力は600MPa程度であることが分かった.このような大きな引張応力が孔食に影響を及ぼすことが推測される.以上の結果から,凍結融解環境下の溶接線近傍に見られる顕著な孔食においては,凍結濃縮による腐食液の濃度上昇のみならず,濃度のばらつきによる濃淡電池腐食のよる影響があり,それらが重畳して作用しているものと考えられる.

[研究的目的]在北北海道沿海地区，暴露于盐损伤的环境的盐损伤环境（暴露于盐损伤的环境中）以及白天和黑夜之间的温度差异变得复杂，使其对钢结构变得极为苛刻。在2008年的激励研究（第20919005号问题）中，我们揭示了在冻结温度环境下的奥氏体不锈钢焊接材料的焊接线附近突出发生的点缀模式。在这项研究中，我们认为研究了可能引起这种害虫（冷冻）浓度和浓度变化对点蚀腐蚀的影响的腐蚀液体浓度的波动。 [研究方法]该试样是使用奥氏体不锈钢SUS304冷滚动材料制成的，并通过MIG自动焊接使用焊接推车进行。腐蚀溶液与氯化铁水溶液一起使用。作为温度环境，根据CDF方法（RIELEM），通过温度波动（最低温度-20°C，最高温度 +20°C，1个周期）复制冻融环境。此外，并行进行 +20°C的恒定温度测试。此外，使用X射线衍射方法进行了残余应力测量，还进行了残留应力测量。进行金属结构观察，并通过焊接模拟预测残留应力分布和焊接热周期。 [研究结果]这项研究获得了以下结果。1。腐蚀液体浓度的变化：发现在冷冻前后，腐蚀液体的初始浓度增加了2.7倍。估计浓度的增加以促进蚀腐蚀2。在恒定温度环境下的点状条件：通过浸入14％腐蚀液体中进行测试，这对应于与冰点浓度相关的最大局部浓度，并暴露于 +20°C恒定温度环境。焊缝线附近没有明显的点蚀腐蚀3。残留应力对焊接的影响：X射线衍射的残留应力测量表明，发生点腐蚀的焊接线附近的残余应力约为600 MPa。据估计，如此巨大的拉伸应力会影响点腐蚀。从上述结果中可以相信，在冻融环境中焊接线附近看到的显着点蚀腐蚀，不仅增加了由于冻结浓度而引起的腐蚀液体浓度，而且还增加了由于浓度变化而引起的腐蚀细胞腐蚀的影响，这些腐蚀液的浓度是重叠的。