《腐蚀管道的使用寿命受疲劳载荷和氢脆的影响。》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2018-04-09
  • 脆性材料管与外部腐蚀坑的结构使用寿命很可能取决于裂纹的产生和裂纹的发展,这可能受到压力载荷波动和材料氢脆的可能性的影响。利用最近开发的方法,对裂纹扩展模式、外坑裂纹扩展的失效状态和在脉动载荷下的氢辅助裂解速率进行了分析。利用巴黎定律的广义形式,阐明了氢从周围环境对裂解速率的影响。从表面凹坑引起的裂缝深度估计是管道年龄的函数。给出了一个实际的例子,并讨论了结果。

    ——文章发布于2018年4月2日

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    • 编译者:魏韧
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    • 合金在使用时会承受热机械载荷,发生弹性(材料恢复到原来的形状)或塑性(材料没有恢复到原来的形状)变形。塑性变形可使材料成型,例如轧制成片状,但也可能导致组件损坏。评估这些材料的使用寿命至关重要,但科学家需要确定控制其机械性能的关键参数。 对材料的使用寿命起重要作用的是“孪生”(twinning)。它是指晶体受到外加切应力作用,沿一定的晶面(孪晶面)和晶向(孪生方向)在一个区域产生连续切变的过程,也是形成六边形紧密堆积的金属和合金(例如镁和锆)性能的重要过程,因为可以容纳材料中的一些其他塑性变形。在材料上施加载荷时,会形成孪晶,而当载荷消除或反向时,孪晶可能会消失。这种现象有利有弊,一方面可以提高材料延展性,但是另一方面也取决于材料的载荷条件以及周围的微观应力场,可能会导致材料断裂。 孪晶的作用极为重要,但是目前科学界很难预测它们,因为它形成的过程很快。科学家Hamidreza Abdolvand带领其团队和ESRF的研究人员合作找出孪晶是如何发生的,以及在何种条件下如何影响材料性能。 该团队利用ESRF ID11光束线,使用3D同步辐射X射线衍射技术,了解原子级发生的变化,并将其与材料的工作方式联系起来。ESRF的科学家Marta Majkut称,该实验非常具有挑战性,样本非常薄,需要在样本上施加载荷,才能在塑性形成的早期观察非常小的孪晶。研究团队将结果与晶体塑性建模相结合,研究孪晶的形成和消失。Abdolvand团队还发现,在塑性形成早期薄孪晶受到很大的压力,但随着进一步的施压它们会松弛。这些结果补充了2007年和2008年的发现,那时科学家认为厚孪晶是松弛的。 这些发现对于开发新模型非常重要,模型有助于制造商和研究人员预测材料会发生什么,以及该材料何时会开始失效或断裂。Abdolvand团队已经提出了一种用于孪晶材料的新模型,目前正在评审过程中。
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