考虑非均匀腐蚀损伤影响的焊接结构疲劳寿命研究

发布时间：2017-10-08 07:16

  本文关键词：考虑非均匀腐蚀损伤影响的焊接结构疲劳寿命研究

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【摘要】：船舶与海洋工程焊接结构在服役期间同时遭受腐蚀环境和波浪载荷的作用,根据日本海事协会对船舶结构不同区域焊接接头腐蚀情况的调查结果,发现其遭受了严重的非均匀腐蚀损伤,而焊接接头区域由于其应力集中一直是裂纹萌生的重点区域,因此腐蚀疲劳一直以来都是焊接接头需要重点关注的问题。由于腐蚀疲劳的影响因素很复杂,工程规范对腐蚀疲劳的计算基本都采取简化处理,所以导致其计算结果非常保守。 本文基于力学化学效应理论,从能量的角度研究载荷对腐蚀反应的影响。通过分析载荷对于腐蚀反应极化曲线的影响,探讨载荷对腐蚀电位及腐蚀电流的影响规律。根据极化曲线在载荷影响下的不同变化规律,分别研究载荷对均匀腐蚀及局部腐蚀的影响。通过力学化学实验研究载荷影响下船用Q235钢在海水中的腐蚀变化规律,实验结果表明载荷对钢在海水中的腐蚀有促进作用,其腐蚀电化学特性的变化也与理论推导的变化趋势一致。 本文根据调查结果探讨非均匀腐蚀损伤对焊接结构疲劳寿命的影响,此方法考虑了腐蚀因素和力学因素的耦合作用以及应变腐蚀电池作用,因此更接近于工程实际情况。计算过程中采用工程规范常用的热点应力法对船舶与海洋工程的不同典型焊接接头进行腐蚀疲劳损伤的评估,同时考虑载荷对腐蚀的促进作用,将腐蚀和疲劳看作一个耦合交互的过程来评估腐蚀疲劳损伤。有限元分析过程中,根据力学化学实验的结果将焊接接头周围的非均匀腐蚀损伤模型化。计算结果表明腐蚀疲劳耦合累积损伤比单一均匀腐蚀疲劳损伤要严重,并且随着腐蚀年限的增加,这种差别将变得越来越明显。
【关键词】：焊接结构 耦合作用 非均匀腐蚀损伤 热点应力法 腐蚀疲劳
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U671.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文的主要工作内容12-14
• 2 海水中焊接接头的腐蚀研究14-18
• 2.1 海水中焊接接头耐腐蚀性研究14-15
• 2.2 船舶不同区域的焊接接头实海腐蚀调查研究15-17
• 2.2.1 船用焊接接头的焊缝腐蚀形貌15
• 2.2.2 船用焊接接头的实海腐蚀数据15-16
• 2.2.3 海水中焊接接头的非均匀腐蚀损伤16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 3 载荷对钢海水腐蚀的影响机理研究18-23
• 3.1 力学化学效应的活化理论18-19
• 3.2 载荷对腐蚀速率的影响研究19-22
• 3.2.1 考虑载荷影响的均匀腐蚀速率变化规律研究19-20
• 3.2.2 应变腐蚀电池模型研究20-22
• 3.3 本章小结22-23
• 4 考虑载荷影响的船用钢海水腐蚀实验研究23-31
• 4.1 实验目的及方法23
• 4.2 实验准备介绍23-26
• 4.2.1 疲劳实验机23-24
• 4.2.2 电化学测量系统24-25
• 4.2.3 应变仪25-26
• 4.2.4 恒温水箱及氧气泵26
• 4.3 实验过程26-28
• 4.4 实验结果分析28-30
• 4.4.1 考虑载荷影响的钢在海水均匀腐蚀的变化规律28-29
• 4.4.2 应变腐蚀电池变化规律29-30
• 4.5 本章小结30-31
• 5 考虑腐蚀疲劳耦合作用的累积损伤研究31-49
• 5.1 船舶焊接节点腐蚀疲劳损伤研究31-38
• 5.1.1 焊接接头有限元模型31-32
• 5.1.2 考虑载荷影响的腐蚀厚度折减32-34
• 5.1.3 热点应力分析34-36
• 5.1.4 疲劳损伤评估方法理论36-37
• 5.1.5 腐蚀疲劳累积损伤37-38
• 5.2 海洋平台结构腐蚀疲劳损伤评估研究38-48
• 5.2.1 管节点有限元模型39-40
• 5.2.2 管节点腐蚀模型40-41
• 5.2.3 管节点热点应力分析41-45
• 5.2.4 管节点腐蚀疲劳耦合累积损伤分析45-48
• 5.3 本章小结48-49
• 6 考虑应变腐蚀电池损伤的焊接结构疲劳寿命研究49-59
• 6.1 船舶甲板有限元模型49-51
• 6.1.1 有限元模型建立49-50
• 6.1.2 热点应力分析50-51
• 6.2 考虑应变腐蚀电池损伤的焊接接头应力分析51-56
• 6.2.1 焊接接头的腐蚀电池损伤51-53
• 6.2.2 考虑应变腐蚀电池损伤的焊缝区主应力变化53-56
• 6.2.3 考虑应变腐蚀电池损伤的热点应力变化56
• 6.3 考虑应变腐蚀电池损伤的疲劳累积损伤评估56-57
• 6.4 本章小结57-59
• 结论59-60
• 展望60-61
• 参考文献61-64
• 基金项目信息64-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 刘建国;李言涛;文世鹏;侯保荣;;D32海洋平台用钢在浪溅区腐蚀行为[J];北京科技大学学报;2009年11期

2 梁成浩，，温殿江;海水中碳钢及低合金钢的焊接接头腐蚀行为的研究[J];腐蚀科学与防护技术;1994年03期

3 王素华,朱梅五,孔小东,陈学群;两种船体钢焊接接头耐海水腐蚀性能对比[J];焊接学报;2001年04期

4 李言涛,侯保荣,薛以年;平台钢焊接接头在海洋中的腐蚀疲劳研究[J];海洋科学集刊;1997年01期

5 薛以年;徐纪林;李禾;李延苹;;焊接钢接头的海水腐蚀疲劳试验研究[J];海洋工程;1987年02期

6 方华灿,段梦兰,徐兴平;腐蚀条件下平台桩腿疲劳损伤寿命的预测[J];石油机械;2003年04期

本文编号：992681