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模拟海水环境下齿条钢腐蚀疲劳性能研究

模拟海水环境下齿条钢腐蚀疲劳性能研究

作者：邢承亮河北科技大学

学位级别：硕士

随着我国石油的使用量与日俱增,石油开采逐渐由浅海向深海过渡。在深海石油开采平台中,采用自升式海洋钻井平台为主要开采模式,其升降齿条安全运行是开采平台运行的重要保证,但由于深海环境腐蚀和应力耦合的复杂性给升降齿条的使用寿命... 详细信息

随着我国石油的使用量与日俱增,石油开采逐渐由浅海向深海过渡。在深海石油开采平台中,采用自升式海洋钻井平台为主要开采模式,其升降齿条安全运行是开采平台运行的重要保证,但由于深海环境腐蚀和应力耦合的复杂性给升降齿条的使用寿命带来了巨大挑战。国产厚度为114.5 mm的A514CrQ齿条钢作为升降齿条重要加工材料,该钢的基础性能研究已经初步完成,但是至今还未开展疲劳及腐蚀疲劳性能的研究。本文介绍了齿条钢成分设计的特点,开展了热处理工艺的研究,针对制定600℃、650℃、700℃三种不同温度的调质处理工艺下的试样进行了静态拉伸、室温和低温冲击、维氏硬度的力学性能测试,根据强度、塑性等综合力学进行了对比,选取了650℃为最佳处理工艺并对试样进行疲劳性能研究。本文制定了齿条钢疲劳应力控制参数,按照升降法测试原理初步计算出了齿条钢疲劳强度平均值为647.5 MPa。运用成组法较精确计算出当置信度取95%,存活率为50%时,疲劳极限值为588 MPa;存活率为90%时,疲劳极限值为390 MPa。针对不同存活率下的疲劳极限值进行了数据验证,成组法计算的疲劳极限值基本准确可靠。选取了接近疲劳极限650 MPa不同循环寿命下的试样断口进行了扫描和金相形貌分析,研究表明内部缺陷明显降低疲劳寿命。本文为有效模拟齿条钢服役环境,自主设计了腐蚀循环加载系统,配制了接近真实海水成分的腐蚀介质,开展了模拟海洋环境条件下齿条钢腐蚀疲劳性能研究。升降法测得腐蚀疲劳强度平均值为326.7 MPa,对比疲劳强度下降了320.8 MPa,降低了近50%。运用成组法测得当置信度取95%,存活率为50%时,腐蚀疲劳极限值为292 MPa.;存活率为90%时,腐蚀疲劳的极限值为200 MPa。可见腐蚀环境对齿条钢的疲劳性能影响非常显著。针对不同存活率下的腐蚀疲劳极限值进行了数据验证,成组法计算的疲劳极限值基本准确可靠。根据腐蚀疲劳断口扫描和金相形貌分析发现了腐蚀点坑的存在,该处缺陷过早的成为疲劳源大大降低了腐蚀疲劳循环寿命。通过能谱分析发现,在腐蚀疲劳运行的过程中模拟海水与齿条钢表面发生了氧腐蚀、二氧化碳及其他腐蚀。在应力和腐蚀耦合作用,材料表面发生钝化、滑移、破裂、再次钝化,反复运行,最终产生疲劳失效。通过以上研究掌握了齿条钢疲劳性能及腐蚀机理,为该钢生产工艺改进和实际工况下应用提供重要的技术支撑。

关键词：海洋环境齿条钢热处理疲劳性能腐蚀疲劳

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低碳钢回火过程中Cu、Nb析出的相互作用

金属热处理 2017年第4期42卷 64-67页

作者：孙晓冉孙中华邢承亮郭晖谷秀锐河钢集团钢研总院河北石家庄050000 北京科技大学材料物理与化学系北京100083

研究了两种不同成分的低碳钢在600℃条件下经不同时间回火处理后的硬度变化,并对600℃回火18 h的样品析出物进行组织观察、TEM观测及粒度统计。结果表明:C-Nb钢和C-Cu-Nb钢在600℃条件下,短时间回火硬度趋势相反,长时间回火硬度趋势平缓... 详细信息

研究了两种不同成分的低碳钢在600℃条件下经不同时间回火处理后的硬度变化,并对600℃回火18 h的样品析出物进行组织观察、TEM观测及粒度统计。结果表明:C-Nb钢和C-Cu-Nb钢在600℃条件下,短时间回火硬度趋势相反,长时间回火硬度趋势平缓,说明Cu和Nb的析出过程独立存在,析出时间和规律不同;C-Cu-Nb钢中Nb析出物颗粒尺寸明显大于C-Nb钢,说明Cu的添加促进了Nb析出物的长大。

关键词： Nb析出 Cu析出回火硬度低碳钢

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冷轧IF钢DC04的微观结构及成形性能

金属热处理 2018年第11期43卷 77-79页

作者：薛峰赵楠宋月孙晓冉邢承亮海岩河钢集团钢研总院

采用扫描电子显微镜电子背散射衍射技术对汽车用IF钢DC04的晶粒度分布以及织构进行了分析研究。结果表明：DC04晶粒分布较为均匀,织构类型以{111}〈110〉和{111}〈112〉取向为主。对1. 2 mm厚的DC04进行拉伸试验和成形极限测试,得到材... 详细信息

采用扫描电子显微镜电子背散射衍射技术对汽车用IF钢DC04的晶粒度分布以及织构进行了分析研究。结果表明：DC04晶粒分布较为均匀,织构类型以{111}〈110〉和{111}〈112〉取向为主。对1. 2 mm厚的DC04进行拉伸试验和成形极限测试,得到材料的应变硬化指数n、塑性应变比r和材料的成形极限图,发现在ε2〈0时,大的n值和r值有助于成形性能的提高,但在ε2〉 0时,大的n值、r值又会使成形性能下降。

关键词： DC04钢成形极限图应变硬化指数织构

基于MMC韧性断裂准则的高强双相钢成形极限研究

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锻压技术 2022年第8期47卷 255-260页

作者：杨婷张青邢承亮董伊康李晓广河钢材料技术研究院河北石家庄050000 河钢集团邯钢公司技术中心河北邯郸056015

以高强双相钢CR450/780DP板材为研究对象,设计4种拉伸试样进行单向拉伸试验,获得了载荷-位移曲线与表面全场应变结果;采用有限元仿真分析手段,对4种试样的试验结果进行了对标分析,得到了材料硬化本构模型及应力三轴度、Lode角参数、等... 详细信息

以高强双相钢CR450/780DP板材为研究对象,设计4种拉伸试样进行单向拉伸试验,获得了载荷-位移曲线与表面全场应变结果;采用有限元仿真分析手段,对4种试样的试验结果进行了对标分析,得到了材料硬化本构模型及应力三轴度、Lode角参数、等效塑性应变等历程数据;采用曲面拟合优化方法标定MMC韧性断裂准则的断裂参数。基于Keeler公式及简化的MMC韧性断裂准则分别绘制了高强双相钢CR450/780DP板材的理论和预测成形极限图,并通过半球形刚模胀形试验对预测结果进行验证。由对比结果可知,基于MMC韧性断裂准则预测的成形极限曲线与试验数据的吻合程度较高,验证了韧性断裂准则对高强双相钢CR450/780DP板材损伤与断裂预测的准确性与适用性。

关键词：成形极限图高强双相钢 MMC韧性断裂准则损伤断裂

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高强度双相钢的成形性能

金属热处理 2021年第5期46卷 66-71页

作者：熊自柳齐建军孙力董伊康赵轶哲杨婷邢承亮河钢集团钢研总院河北石家庄050000

采用光学显微镜、单向/拉压、万能成形、三点弯曲等试验机检测了780~1180 MPa级双相钢的显微组织、力学性能、FLC(成形极限曲线)和冷弯性能。结果表明,随着双相钢的屈服强度增加,其伸长率、n值和r值降低,晶粒细化,马氏体含量增加,平面... 详细信息

采用光学显微镜、单向/拉压、万能成形、三点弯曲等试验机检测了780~1180 MPa级双相钢的显微组织、力学性能、FLC(成形极限曲线)和冷弯性能。结果表明,随着双相钢的屈服强度增加,其伸长率、n值和r值降低,晶粒细化,马氏体含量增加,平面应变成形极限值从22.7%下降至12.6%,拉伸极限从15.8%下降至8.6%,三点弯曲最小相对弯厚半径从1.13增加到2.86;980 MPa级双相钢随着屈服强度增加,组织均匀性提高,胀形极限从22.8%增加到34.5%,最小相对弯厚半径从2.50减小到1.82;CR420/780DP、CR700/980DP、CR820/1180DP钢的包申格效应常数分别为0.82、0.78和0.79。CR420/780DP和CR820/1180DP钢在压缩过程中塑性变形初始阶段的加工硬化速率高于反向拉伸和单向拉伸塑性变形初始阶段的加工硬化速率。

关键词：双相钢成形性能 FLC(成形极限曲线) 三点弯曲拉压试验

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水资源经济学研究进展

河北工程技术高等专科学校学报 2008年第1期 6-8页

作者：邢承亮卢新河北省沧州市大浪淀水库管理处河北南皮061504

文中简要介绍了水资源经济学的研究内容,针对不同时期水资源经济学在国外和国内的研究内容、研究方法以及相应的研究成果进行了系统的总结,最后在总结国内外研究进展的基础上对水资源经济学的发展前景进行了展望。

关键词：水资源经济学水资源综合管理环境影响

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车用钢板材料硬化模型的适用性

机械工程材料 2020年第10期44卷 81-86页

作者：董伊康齐建军孙力罗扬王健杨婷邢承亮河钢集团钢研总院石家庄050023

以DX56D+Z、HC220BD+Z、HC420LA、HC420/780DP汽车钢板为研究材料,分别使用Ludwik、Swift、Hockett-Sherby、Voce、Swift-Hockett-Sherby和Swift-Voce硬化模型对单向拉伸试验获取的流动应力和塑性应变进行拟合,对比分析了6种硬化模型的拟合精度;以HC420/780DP钢板为例,分析了6种硬化模型对大应变范围(颈缩点后)内流动应力的拟合效果。结果表明:在塑性变形阶段,Hockett-Sherby硬化模型所描述的流动应力增长方式与试验结果最为接近,拟合的流动应力与实测结果的重合度最高;采用6种硬化模型外推得到HC420/780DP钢在大应变范围内流动应力的差异较大,Swift-Hockett-Sherby和Swift-Voce混合模型拟合自由度更高,拟合效果更好。

关键词：汽车钢板流动应力硬化模型数据拟合

0.05C-14Mn-19Cr-0.7N高氮奥氏体不锈钢电渣锭的高温塑性

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特殊钢 2018年第2期39卷 6-9页

作者：李建新赵英利张雲飞嵇爽张坤邢承亮河钢集团钢研总院石家庄050000

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1 250℃,应变速率0.005~10 s^(-1)的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并... 详细信息

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1 250℃,应变速率0.005~10 s^(-1)的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并观察了各温度拉伸后的组织。试验结果表明,随着温度从800℃升高至1250℃,试验钢抗拉强度从327 MPa下降到68 MPa,断面收缩率由22%升至55%;1 200℃时,应变速率从0.01 s^(-1)增加到10 s^(-1)时,试验钢的抗拉强度从43 MPa增加至109 MPa,断面收缩率从38%提高至71%。综合实验结果,高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N最优的变形参数为:1 200~1 250℃,应变速率1~10 s^(-1)。

关键词：高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N 电渣锭高温塑性组织

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基于应力修正的高强钢韧性断裂失效模型

河北冶金 2022年第5期 24-30页

作者：杨婷张青杨西鹏邢承亮董伊康河钢集团钢研总院河北石家庄050023 河钢集团邯钢公司技术中心河北邯郸056015

基于高强钢材料的强度退化特征,提出了改进的强度退化模型,联合MULEI韧性断裂准则,建立了一种弱耦合的损伤失效预测模型。利用DP780材料在不同应力状态下的单轴拉伸试验,结合DIC表面应变场测试与有限元仿真对标分析方法,确定了DP780材... 详细信息

基于高强钢材料的强度退化特征,提出了改进的强度退化模型,联合MULEI韧性断裂准则,建立了一种弱耦合的损伤失效预测模型。利用DP780材料在不同应力状态下的单轴拉伸试验,结合DIC表面应变场测试与有限元仿真对标分析方法,确定了DP780材料大变形的双Voce本构关系,获取了改进的强度退化模型参数,并校准了MULEI韧性断裂准则参数。应用ABAQUS用户子程序接口开发了断裂失效模型子程序,与非耦合失效模型及GISSMO耦合失效模型进行对比分析验证。结果表明,改进强度退化的耦合失效模型对DP780材料的断裂行为具有较高的预测精度,能够真实地反映材料损伤至断裂过程的应力应变变化。

关键词：失效模型应力修正韧性断裂准则 DP780 有限元仿真