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，这对结构来说是极其恶劣的环境。2008财年鼓励研究。（课题编号：20919005）揭示了暴露在冷冻和解冻温度环境下的奥氏体不锈钢焊接材料在焊缝附近明显发生的点蚀。在这项研究中，我们调查了这种现象的原因可能是腐蚀性流体浓度波动（冷冻）。我们研究了浓度（浓度）和浓度变化对点蚀发生的影响 [研究方法] 试件为冷轧奥氏体不锈钢 SUS304，并使用 A 氯化铁水溶液进行自动 MIG 焊接。溶液用于温度环境。 ,根据CDF方法（RILEM）通过温度波动（最低温度-20℃，最高温度+20℃，12小时1个循环）再现冻融环境。此外，为了比较，恒温保持在+ 20℃试验并行进行。残余应力测量和此外，通过焊接模拟预测了残余应力分布和焊接热循环。 [研究结果] 本研究得到以下结果： 1. 腐蚀液体的浓度波动：腐蚀液体由于冻结引起的浓度变化。初始浓度为6%的腐蚀性液体变成结果发现，冷冻前后浓度增加了2.7倍。假设这种浓度增加会促进点蚀2。测试浸入14％的腐蚀溶液中，这对应于的最大值，并暴露于+20。 ℃恒温环境。焊缝附近未观察到明显的点蚀。 3.焊接残余应力的影响：利用X射线衍射测量残余应力，发现发生点蚀的焊缝附近的残余应力约为600MPa。发现如此大的拉应力会影响点蚀。从以上结果可以看出，在冻融环境中，焊缝附近出现明显的点蚀，不仅是由于冻结浓度导致腐蚀液浓度增加，而且是由于浓度变化引起的浓差电池腐蚀。人们认为存在着一些效应，并且它们以叠加的方式起作用。