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在对海洋油气资源开采的过程中,海洋平台的运行安全直接关系到国家财产甚至生命安全。而在众多海洋平台设备中,海洋平台管道,尤其是海洋立管的可靠性对平台的安全至关重要。海洋立管起到连接海洋平台和海底井口的作用,其工作环境十分恶略,在其内部流体和外部环境载荷的作用下会发生碰撞、腐蚀、疲劳失效等,其中疲劳失效是海洋立管所特有的一种失效形式,其最大的特点是在失效前没有宏观变形,失效表现出突然且破坏大的特点。 随着科学技术的不断发展,一些新型材料也在海洋平台上发挥其重要作用。其中双相不锈钢因具有更高的塑性、韧性、强度,耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀能力,广泛应用在海洋平台中。 因此本论文则主要针对双相不锈钢作为海洋立管材料时遇到的疲劳失效问题开展实验,并对其失效机理进行分析,研究不同介质下疲劳失效的特征及机理,并为该材料的工程应用提供参考数据。主要研究工作和研究成果如下: 1.通过对双相不锈钢SAF2507进行旋转弯曲疲劳实验,得出空气与3.5%NaCl溶液环境下的应力、寿命数据,使用升降法得出该材料在两种环境下的疲劳极限、拟合出S-N曲线。宏观上,双相不锈钢SAF2507在3.5%NaCl腐蚀环境中的疲劳强度较空气中的下降很少,为空气下的90%。 2.使用扫描电镜对双相不锈钢SAF2507在两种环境下的疲劳断口进行观察,观察材料在两种环境下多个疲劳应力断口的特征,分析产生疲劳断裂的机理及裂纹扩展的特征。微观上,空气中疲劳断口呈现韧性断裂,在铁素体和奥氏体相上呈现大量疲劳辉纹;腐蚀环境下,奥氏体为韧性断裂,而铁素体呈现解理断裂模式。 3.寻找超级双相不锈钢(SAF2507)与其它不锈钢在疲劳断口处的不同。结果表明,两相上疲劳辉纹的宽度和间距随着晶粒位向及二次裂纹的开裂而不同。在奥氏体-铁素体双相不锈钢的疲劳断口中,不能根据疲劳辉纹的间距进行相的鉴别。