不同腐蚀形式下不锈钢管的力学性能研究.docx

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摘要

不锈钢管是一种经济的断面钢材，它已经是促进我国目前现代建筑钢铁行业发展中的一项重要技术产品,可以被广泛应用于我们日常生活过程中的室内装饰及各种建筑材料工业，市面上很多人用于制作楼梯扶手、护窗、栏杆、家具等承重构件。在其使用过程中，环境腐蚀对不锈钢管材料的损失造成较大影响，如使用量最大的钢铁因遭受腐蚀而变成铁锈，致使许多设备过早地报废，不能使用。

本文对具有双腐蚀缺陷的承重不锈钢管进行有限元数值分析，其中腐蚀类型有平底模形、球底形、平底条形和弧底条形。在此基础上，研究了不同轴间距双腐蚀缺陷的相互作用，计算出了在不同环向角度情况下的不锈钢管的剩余强度；同时也研究了不同的双腐蚀深度下，环向角度和轴间距对双腐蚀缺陷不锈钢管剩余强度的影响。

关键词：不锈钢管剩余强度有限元腐蚀

1绪论

1.1本课题的研究背景

不锈钢是一种经济的断面钢材，是钢铁工业中的一项重要产品，可广泛用于生活装饰和工业，市面上很多人用于制作楼梯扶手、护窗、栏杆、家具等。常见的有201和304两种材质。

不锈钢管是一种可以有效节约其他金属材料资源的具有经济性的高断面型不锈钢材,它被普遍认为也就是高效型不锈钢材的一个重要结构组成的一部分,尤其对于我国石油的勘探钻采、冶炼和交通运输等各个行业的钢材需求较大,其次也就是对于地质资源勘查、化工、建筑材料产品、机械工业、飞机和民用电动汽车的设计制造以及燃油锅炉、医疗器械、家具和电动公共自行车的设计制造等各个方面也都会不断出现很多需要大量加工生产这种不锈钢管的监理。随着当前我国现代原子能、火箭、导弹和太空轨道航天等新兴工程技术的不断引进和应用发展,不锈钢管在现代我国的经济政治、军事、社会和其他经济文明建设过程中的重要地位日益明显。

在日常生活中，不锈钢管与人们的生活息息相关，关注不锈钢管的腐蚀问题就显的格外重要。

腐蚀对一个国家所可能造成的巨大社会经济损失都可能是惊人的,国际上普遍认为公认的工业腐蚀对每一个发达国家所有都可能直接造成的巨大经济损失高度可达其人均国内生产总值(GDP)的3%-5%,2016年3月,国际工业腐蚀管理领域的国际权威学术组织之一美国工业腐蚀管理工程师协会(NACE)根据对去年全球工业腐蚀各个行业风险调研评估计划IMPACT报告公布了必威体育精装版一次工业腐蚀各个行业风险调研的估计结果：全球腐蚀成本估计为2.5万亿美元。

1.2本课题的研究意义

腐蚀性铁锈是泛指我国人在现代经济社会工业生产中的实际与日常生活中频繁地都会遇到的一种物理化学腐蚀现象。腐蚀对我们人类生活带来的危险和经济损失甚至比遭受风灾、火灾、水利、地震等各种自然灾害事件的直接影响损失总和来说还要大。有一些统计资料分析表明,因使用金属锈蚀而受灾导致的国民经济生产损失率最低约三成为或仅占全部地区国民生产总值的1.25%。

腐蚀造成金属材料的损失也是相当严重的。金属化石会在各种自然环境下均可存有但也可能被海水腐蚀。使用量最多的不锈钢铁因为长期遭受了水的腐蚀而无法转化而成为大量铁锈,因此也会导致许多防锈装置过早破损报废,无法恢复继续正常使用。据国内外多项有关科学资料统计表明,全世界每年由于钢铁腐蚀而直接使用造成大量报废的废旧钢铁高达总产量的三分之一,其中大约三分之一的报废钢铁无法及时得到完全回收再加工利用。2011年9月10日,西安市未央路凯玄建设大版工程院建筑楼房现场的脚手架主体结构整体突然倒塌,自19层高处从楼上摔下来跌落,造成10人伤重死亡,1人轻受重伤,直接导致的经济损失约800万元。这些教训一再提醒人们，必须高度重视不锈钢管的腐蚀控制工作，不断总结实践经验，提高钢管腐蚀控制水平。

1.3国内外对不锈钢管腐蚀的研究现状

目前，国内外对不锈钢管的相关理论和试验研究已经相对成熟。其中，刘峰等针对耐热奥氏体不锈钢内壁腐蚀层厚度测量难的问题,建立了典型腐蚀状态下奥氏体不锈钢结构的有限元仿真模型,提出了采用低频涡流检测内壁腐蚀层厚度,并用高频涡流测量外壁氧化层厚度以对低频检测结果进行修正的检测方法.结果表明,腐蚀层厚度增加会引起低频涡流检测信号幅值和阻抗模的增加,而外壁存在的氧化层会对检测信号造成干扰.腐蚀层厚度和氧化层厚度对涡流检测信号影响的变化规律与仿真结果具有一致性[1]。

不锈钢也被认为是火力发电站重要运输管路材料,谭晓蒙等就火力发电站锅炉中的奥氏体不锈钢管路开裂现象进行研究,通过针对典型案件的分析,阐述焊接、热处理及冷加工技术对于奥氏体不锈钢管路在服务期间安全性的影响,并且提出了预防措施[2]。吴叶军等对尺寸60mm×3mm的S904L超级奥氏体不锈钢管进行单面焊双面成形的钨极氩弧焊,对接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行研究[3]。目前相关研究对不锈钢钢管混凝土力学性