應(ying)力腐(fu)蝕開裂是(shi)一種常見的(de)且危害嚴重的(de)失效模式,由于(yu)其影響因素(su)(su)眾多,包括溫(wen)度(du)、離(li)子濃(nong)度(du)、pH值(zhi)、應(ying)力、流場、壓力、機械結構(gou)等;這些(xie)(xie)(xie)因素(su)(su)中哪(na)(na)些(xie)(xie)(xie)是(shi)主要(yao)因素(su)(su),哪(na)(na)些(xie)(xie)(xie)是(shi)次要(yao)因素(su)(su),哪(na)(na)些(xie)(xie)(xie)影響大,哪(na)(na)些(xie)(xie)(xie)影響小,這些(xie)(xie)(xie)都是(shi)需(xu)要(yao)弄(nong)清楚的(de)問題。因此,如(ru)何(he)確定在線亞洲日產一區二區:應力腐蝕的(de)主要影響因素是(shi)研究應(ying)力腐蝕的(de)關鍵(jian)問題之(zhi)一(yi),科學(xue)合理(li)地分析(xi)各種因素的(de)顯(xian)著性對應(ying)力腐蝕的(de)研究具有(you)重要意義(yi)。浙江(jiang)至(zhi)德(de)鋼業(ye)有(you)限(xian)公司本次選用灰色關聯分析(xi)理(li)論,對在線亞洲日產一區二區:不銹鋼應力腐蝕的各環(huan)境因素進(jin)行關聯(lian)度計算。根據計算結果,分析(xi)各因素對(dui)應力(li)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)的影響,為掌握在線亞洲日產一區二區:不銹鋼應力腐蝕發(fa)生規律及進行預防(fang)等提供(gong)依據(ju)。
一、灰色關(guan)聯分析
灰(hui)(hui)色(se)(se)系(xi)統理(li)論是由我國著(zhu)名學者鄧聚龍教(jiao)授創造的一種系(xi)統科學理(li)論,其中的灰(hui)(hui)色(se)(se)關聯分(fen)析是根據各因素變(bian)化曲線幾(ji)何(he)形狀(zhuang)的相似(si)程(cheng)度(du),來(lai)判斷(duan)因素之間(jian)關聯程(cheng)度(du)的方(fang)法(fa)。此方(fang)法(fa)通過對(dui)動態過程(cheng)發(fa)展態勢的量(liang)化分(fen)析,完成對(dui)系(xi)統內時間(jian)序列(lie)有關統計數(shu)據幾(ji)何(he)關系(xi)的比(bi)較(jiao),求出(chu)參(can)考數(shu)列(lie)與(yu)各比(bi)較(jiao)數(shu)列(lie)之間(jian)的灰(hui)(hui)色(se)(se)關聯度(du)。與(yu)參(can)考數(shu)列(lie)關聯度(du)越(yue)大的比(bi)較(jiao)數(shu)列(lie),其發(fa)展方(fang)向(xiang)和速率與(yu)參(can)考數(shu)列(lie)越(yue)接近,與(yu)參(can)考數(shu)列(lie)的關系(xi)越(yue)緊密。
灰色關聯(lian)分(fen)析(xi)的具(ju)體計算(suan)步驟(zou)如下:
1. 確定(ding)參考(kao)數據序列與(yu)比較數據序列
2. 參考數(shu)列(lie)和比較數(shu)列(lie)進行無量綱(gang)化處理(li)
由于各個(ge)(ge)(ge)評價(jia)指標的(de)單位(wei)、量綱不同(tong),為消(xiao)除它們對(dui)決策結果的(de)影響,必(bi)須對(dui)數(shu)(shu)據進(jin)行(xing)無(wu)量綱化轉(zhuan)化。無(wu)量綱化轉(zhuan)化的(de)方法主(zhu)要有:求初(chu)值(zhi)(zhi)像(xiang)、求均值(zhi)(zhi)像(xiang)和求區間值(zhi)(zhi)像(xiang),進(jin)行(xing)灰色關聯(lian)分析時選用一(yi)種(zhong)方法進(jin)行(xing)計算。初(chu)值(zhi)(zhi)像(xiang)是(shi)各數(shu)(shu)據序(xu)列中的(de)每一(yi)個(ge)(ge)(ge)數(shu)(shu)據與該(gai)數(shu)(shu)據序(xu)列第一(yi)個(ge)(ge)(ge)數(shu)(shu)據的(de)比(bi)值(zhi)(zhi):
3. 計(ji)算參考(kao)序列(lie)(lie)和比較(jiao)序列(lie)(lie)的絕對差
6. 求灰色(se)關聯(lian)度
關聯度代表了(le)系(xi)統特(te)征(zheng)與各因素之間(jian)的(de)關聯程(cheng)度,其數值越大,說明兩者的(de)密切程(cheng)度越高。關聯度可根據各關聯系(xi)數獲(huo)得,計算公式(shi)為:
二、應力(li)腐蝕影響因素顯著性分析
分析案例 1
本案例分析是根據文獻的試驗數據進行應力腐蝕影響因素顯著性分析。試驗選用壓力容器常用材料316不銹鋼,采用慢應變速率拉伸試驗方法。試驗考慮濕硫化氫環境中硫化氫和氯離子濃度、溫度、pH值對應力腐蝕敏感性的影響,試驗介質中各因素的參數值如表3-1所示。
試驗應以應力腐蝕敏感指數 F(A)、 F(δ)、 F(t)、作為評價指標,不同介質參數下應力腐蝕試驗數據如表 3-2 所示。
1. 以(yi)F(A)作為參考序列
首先以應力腐蝕敏感性指數F(A)作為參考序列,即表3-3中的X01 數列和應力腐蝕影響因素進行關聯度分析。分析過程如下:
a. 確定參考數據序列與比較數據序列
以應力腐蝕敏感(gan)性指數F(A)數據(ju)序列為(wei)參考(kao)序列,4個影響因素參數列為(wei)比較序列。
X0 = (21.355,50.55,17.54,38.865,5.725,37.37)(式 3-11)
b. 求各序列數據的初值像(xiang)
應力腐蝕敏感性是奧氏體不(bu)銹鋼(gang)316的灰色系統特征,也是我們關心的首要問題,其他數據序列是與敏感性指數相關的,需要找出主序列與輔序列數據之間的關聯程度。由于各組數據之間單位同,為了表示在一個圖上,需要進行無量綱化處理,可以求初值像、均值像和區間值像,進行灰色關聯分析時選用一種進行計算,本章分析案例中選用了初值像。初值像X;是各數據序列中的每一個數據與該數據序列第一個數據的比值,用初值化法對原始數據進行無量綱化處理得表3-4。
c. 求差(cha)序列(lie)
根據式(3-4),計(ji)算參考序列和(he)比較序列的(de)絕對差Δ;(k),計(ji)算結果(guo)見表3-5.
d. 求兩極差
根據式(shi)(3-5)、式(shi)(3-6)求得兩極差分別為99.2501和0。
e. 計算關聯系數
取分辨系(xi)數(shu)為0.5,將兩極差數(shu)值代(dai)入式(3-7),計算(suan)關聯(lian)系(xi)數(shu)如(ru)下:
將表 3-5 中的數據代入式(3-12),分別求(qiu)出關(guan)聯系數,計算結果見表 3-6。
f. 求灰色關聯度
根據式(3-8),計算灰色關(guan)聯(lian)度,計算結果為(wei):
2. 以F(δ)作為參考序列
以應力腐蝕敏感性指數F(δ)作為參考序列,即表3-3中的X02數列,和應力腐蝕影響因素進行關聯度分析。分析過程如下:
a. 求各序列數(shu)據的初值像(xiang)
根據(ju)式(3-3),可(ke)得各序(xu)列數據(ju)的初值像,結(jie)果如表(biao)3-7所示。
b. 求差序(xu)列
根據式(3-4),計算參考序列和比較序列的絕對差Δi(k),計算結果見表3-8。
c. 求兩極差
根據式(3-5)、式(3-6)求得兩極差分別(bie)為98.6685和0。
d. 計(ji)算關聯系(xi)數
取分辨系(xi)數(shu)ξ為0.5,將兩極差(cha)數(shu)值代入式(3-7),計算(suan)關聯(lian)系(xi)數(shu)如下:
將表3-8中的數(shu)據(ju)代入式(3-13),分別(bie)求出(chu)關聯系數(shu),計算結果見表3-9。
e. 求灰色關聯(lian)度
根據(ju)式(3-8),計(ji)算(suan)灰(hui)色關聯度,計(ji)算(suan)結果為:
y4>y3>y2>y1,說明X4與X0的關聯度最大,也就是說溫度與應力牌蝕敏感性的關系最為密切,該結果與上節分析結果相同。
3. 以(yi)F(t)作(zuo)為參(can)考序列
以應力腐蝕敏感性指數F(t)作為參考序列,即表3-3中的X03數列,和應力腐蝕影響因素進行關聯度分析。分析過程如下。
a. 求各(ge)序列數據(ju)的初值像
根(gen)據式(3-3),可得各序列(lie)數據的初值像,結(jie)果如表3-10所(suo)示。
b. 求差序列
根據式(shi)(3-4),計算參考序列(lie)和比(bi)較序列(lie)的絕對差Δ;(k),計算結(jie)果見表3-11。
c. 求兩極(ji)差
根據式(3-5)、式(3-6)求得兩(liang)極(ji)差(cha)分別為98.663和(he)0。
d. 計算關聯系數
取分辨系數為0.5,將兩極差數值代(dai)人式(3-7),計算關聯系數如(ru)下:
將表3-8中的數(shu)據代人式(shi)(3-14),分別求出(chu)關(guan)聯系(xi)數(shu),計算結果見表3-12。
e. 求灰色關聯度
根(gen)據式(3-8),計算灰色關聯度,計算結果為:
以上分析表明:奧氏體316L不銹(xiu)鋼的應力腐蝕中,pH值和溫度為主要影響因素,Cl-濃度次之,最后是H2S濃度。金屬與介質的化學反應速度、物質的輸送過程等均受溫度影響極大,因此溫度對應力腐蝕影響較大。影響因素中pH值影響比較大,是因為pH值的變化使應力腐蝕敏感性波動較大:弱酸弱堿性時,材料塑性損失較大,敏感性大;中性時,敏感性小;強酸性時,應力腐蝕被全面腐蝕代替。氯離子是奧氏體不銹鋼發生應力腐蝕的決定性要素,但是其濃度的影響并不占主導地位。在氯離子和H2S共存的環境中,H2S與材料金屬反應生成的氫原子導致材料脆化,對應力腐蝕起到了加速作用。
分析案例 2
溫度對奧氏體不銹鋼應力腐蝕有重要的影響,應力腐蝕的敏感性隨溫度升高而升高。近幾年的研究表明,不銹鋼應力腐蝕存在一個敏感溫度。Y.Y.Chen等采用耶茨算法研究了含氯和硫化氫環境中,溫度、氯離子濃度和pH值對321不銹鋼應力腐蝕敏感性的影響,結果表明,溫度的影響最重要。案例1的分析結表明:溫度與應力腐蝕的敏感性,這與前人的研究結論是一致的。本節在第2章試驗研究的基礎上,研究溫度和操作壓力對S32168不銹鋼應力腐蝕影響的顯著性。由于本次試驗獲得的數據較少,選擇合適的數據分析方法至關重要。樣本的大小不影響灰色關聯理論的使用,因此,作者采用灰色關聯理論來分析影響因素與應力腐蝕敏感性之間的關系。
1. 確定參考數據序(xu)列與(yu)比(bi)較(jiao)數據序(xu)列
根據第2章的試驗結果,采用斷面收縮率來評價應力腐蝕敏感性,不同溫度和介質壓力下得到的應力腐蝕敏感性指數F(Z)見表2-3。首先,確定反映系統行為特征的參考數列和影響系統行為的比較數列。把F(Z)的數據作為參考序列X0。
2. 參考數列和比(bi)較數列進行無量綱化處理(li)
由于各個(ge)評價指標的(de)(de)單位不同,為消除它(ta)們對決策結果的(de)(de)影(ying)響,本案例采用求均值(zhi)像的(de)(de)方法對數據(ju)進(jin)行無量綱化處(chu)理(li),即求各數據(ju)序列(lie)中的(de)(de)每一個(ge)數據(ju)與數據(ju)序列(lie)平均數的(de)(de)比(bi)值(zhi):
計(ji)算結(jie)果見表(biao)3-14。
圖(tu)3-1為各數列均值(zhi)像(xiang)的柱狀圖(tu),可(ke)以看出溫(wen)度與(yu)應力腐(fu)蝕敏感性(xing)的變化趨相似(si)度較高。
3. 求差序列
根據式(shi)(3-4),計(ji)算參考序(xu)列(lie)和(he)比較序(xu)列(lie)的絕對差Δ;(k),計(ji)算結果見表3-15。
4. 求(qiu)兩極差
根據(ju)式(shi)(3-5)、式(shi)(3-6)求得(de)兩極差分(fen)別(bie)為1.1889和0.0763。
5. 計算關聯系數
取分(fen)辨(bian)系(xi)數(shu)(shu)ξ為0.5,將兩極差數(shu)(shu)值代入式(3-7),計算關(guan)聯系(xi)數(shu)(shu)如下(xia):
將表(biao)3-15中的(de)數(shu)據代入式(shi)(3-17),分別求出關聯(lian)系數(shu),計算結果(guo)見表(biao)3-16。
6. 求灰(hui)色(se)關聯度
根(gen)據式(3-8),計(ji)算灰色關聯度(du),計(ji)算結果為:Y1=0.833; Y2=0.663
說明X1與X0的關聯度最大,也就是說溫度對應力腐蝕敏感性的影響更加顯著,該結果與上節分析結果相同。
三、總結
①. 采用灰(hui)色關聯理(li)論時,因為(wei)評(ping)(ping)價數據(ju)(ju)序列都(dou)是(shi)和參考數據(ju)(ju)序列比較,所以,評(ping)(ping)價數據(ju)(ju)序列數量不影響評(ping)(ping)價結論,因此,關聯度(du)可作為(wei)分析應力腐蝕(shi)影響因素的一個重要理(li)論依據(ju)(ju)。
②. 案例1中(zhong)(zhong):在對各影響因素與應力腐蝕敏(min)感性(xing)的關聯(lian)分析中(zhong)(zhong),溫度(du)(du)關聯(lian)度(du)(du)接近1,說(shuo)明(ming)應力腐蝕敏(min)感性(xing)與溫度(du)(du)密切相(xiang)關,其(qi)次(ci)是(shi)pH值(zhi)和氯離(li)子(zi)濃(nong)度(du)(du)的影響。H2S濃(nong)度(du)(du)對應力腐蝕的貢獻位于各因素之(zhi)末。
③. 案(an)例2中:從分析結果來看,介(jie)質壓力(li)和溫(wen)(wen)度與(yu)應(ying)力(li)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)的(de)關聯程度都(dou)較高(gao),但溫(wen)(wen)度對應(ying)力(li)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)的(de)影響比介(jie)質壓力(li)的(de)影響更(geng)加顯著。
④. 由(you)于應(ying)力腐蝕(shi)的(de)機理復雜、影響(xiang)因素眾多(duo),相同的(de)因素在不同環境下所占據(ju)的(de)主次(ci)位(wei)置是(shi)不同的(de),所以本書的(de)分(fen)析結果并不代表所有(you)應(ying)力腐蝕(shi)介(jie)質環境情(qing)況。但(dan)是(shi),可為應(ying)力腐蝕(shi)斷裂預(yu)防(fang)和應(ying)力腐蝕(shi)機理的(de)研究提供科學的(de)參(can)考依據(ju)。