浙江至德鋼業有限公司工程師認為不銹鋼應力(li)腐蝕斷裂條件主要有以下幾點:


1. 介質的(de)影響


  應力腐蝕的最大特點之一是腐蝕介質與圖3-8 氫脆性應力腐蝕材料組合上有選擇性,在此特定組合之外的條件不會產生應力 裂紋擴展機理的示意圖腐蝕。引起不銹鋼應力腐蝕的介質,從美國全國腐蝕工程師協會提供的資料中選取一些數據列于表3-3。發生在敏感介質中應力腐蝕開裂的類型見表3-4。為了減輕或消除特定環境中的應力腐蝕,可以在介質中添加緩沖劑見表3-5。





  關于(yu)每種結構(gou)材(cai)料的應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的介質體(ti)(ti)系是很復雜(za)的問題,難于(yu)簡明(ming)概括,必須根據具(ju)體(ti)(ti)環(huan)境(jing)具(ju)體(ti)(ti)分析(xi)。例如,大家都熟(shu)知(zhi)的奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)在Cl-環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)的應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕,不(bu)僅與溶(rong)液中(zhong)(zhong)的Cl-離子(zi)濃(nong)度(du)有(you)關,而(er)(er)且還與其溶(rong)液中(zhong)(zhong)氧含(han)量有(you)關。從圖(tu)3-9中(zhong)(zhong)可以(yi)看(kan)出,盡管(guan)溶(rong)液中(zhong)(zhong)的Cl-離子(zi)濃(nong)度(du)很高(gao),但(dan)氧含(han)量較(jiao)少時或者Cl-離子(zi)濃(nong)度(du)較(jiao)低(di),而(er)(er)氧含(han)量較(jiao)高(gao)時,均不(bu)會引起應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕。在堿性水溶(rong)液中(zhong)(zhong),特別(bie)是接近沸點的高(gao)溫時,奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)也(ye)易(yi)發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕。


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2. 應(ying)力條件


  應力腐蝕裂紋是應力和腐蝕介質共同作用的結果。腐蝕介質往往是不可選擇的,那么對應力腐蝕起主導調控作用的就是應力。應力腐蝕對應力也有選擇性,通常壓應力不會引起應力腐蝕裂紋,只有在拉應力的作用下才會導致應力腐蝕裂紋的產生。對于18-8型不銹鋼,由于它的導熱性差,線脹系數大,就會產生較大的焊接殘余應力。焊接殘余應力是焊接結構件產生應力腐蝕的主要來源。在應力腐蝕介質中,焊縫金屬和近縫區拉應力很容易產生裂紋,而使焊接構件滲漏,直至斷裂。雖說壓應力不會引起應力腐蝕,但是隨著裂紋的擴展,應力也會發生重新分布,最初的壓應力部位也會有裂紋擴展的可能性。彎曲加工、拉拔矯正產生的殘余應力和焊接殘余應力的疊加,更能促使應力腐蝕的加速。在工作狀態下導致應力腐蝕的應力,往往是設計時未考慮到的。從表3-6可見,產生應力腐蝕的應力來自冷熱加工的比例也是驚人的,所以構件的制作加工,應給予足夠的重視。例如,一個焊接容器,其封頭和筒體都要經過下料、沖壓、卷圓和精加工,加工應變使材料的屈服強度上升,所產生的殘余應力也更大。若在這種應力狀態下再經過強行裝配焊接,焊接的殘余應力狀態將變得更為復雜,很可能大大促進應力腐蝕的產生、發展,甚至斷裂。曾用厚為6mm的18-8型不銹鋼焊接試板,在常溫下經過冷卻加工和拉伸后進行施焊,切成數塊焊接試樣浸漬到質量分數為42%的MgCl2沸騰的溶液中進行抗應力腐蝕試驗,在短時間內應力腐蝕裂紋就暴露出來了。這一實例也證實了上述說法。


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  導致(zhi)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)因素是(shi)(shi)多方面(mian)的(de)(de),預(yu)防措施也(ye)是(shi)(shi)多方面(mian)的(de)(de)。總(zong)而(er)言之(zhi),要控制載荷(he)和(he)內應(ying)(ying)(ying)力(li)拉(la)伸分量(liang)(liang)的(de)(de)總(zong)水平,不(bu)可超過相應(ying)(ying)(ying)環(huan)(huan)境中(zhong)產生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)門檻(jian)(jian)值(zhi)。大家(jia)知(zhi)道,一般(ban)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)和(he)近縫(feng)區的(de)(de)殘(can)余拉(la)應(ying)(ying)(ying)力(li)可達到鋼(gang)材屈服強度(du)的(de)(de)水平,即已遠遠超過了應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)門檻(jian)(jian)值(zhi)。也(ye)就是(shi)(shi)說(shuo),不(bu)經消除(chu)應(ying)(ying)(ying)力(li)處理的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭,一旦處于應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)環(huan)(huan)境中(zhong),會不(bu)可避免地發(fa)(fa)(fa)生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕斷裂。通常在焊(han)(han)接(jie)以前可預(yu)制一個變(bian)形(xing)(xing)并在焊(han)(han)后錘(chui)擊焊(han)(han)縫(feng)來松弛殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力(li);或(huo)者將不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)構件作(zuo)高于820℃熱(re)處理來消除(chu)焊(han)(han)接(jie)殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力(li)。對(dui)于18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang),在它(ta)的(de)(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)相變(bian)點溫度(du)(50~100℃)下(xia)進行加(jia)工,產生(sheng)冷(leng)作(zuo)硬化,使之(zhi)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)相變(bian),形(xing)(xing)成一定數量(liang)(liang)的(de)(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。這時(shi)在相同附加(jia)應(ying)(ying)(ying)力(li)作(zuo)用下(xia),可以發(fa)(fa)(fa)現,它(ta)比未(wei)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)馬(ma)氏體(ti)(ti)相變(bian)的(de)(de)18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有較好(hao)的(de)(de)抗應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕性能。但若(ruo)冷(leng)作(zuo)變(bian)形(xing)(xing)量(liang)(liang)過大,則會產生(sheng)過量(liang)(liang)的(de)(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi),對(dui)耐應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕性能會起相反的(de)(de)作(zuo)用。



3. 材(cai)料條件 


  一般情況下,特別純的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)不會產生應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi),應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)大(da)多(duo)發生在合(he)金(jin)(jin)(含雜質(zhi)的(de)(de)工業純金(jin)(jin)屬(shu)也(ye)屬(shu)于合(he)金(jin)(jin))中在晶界上的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)偏析(xi)是引起合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)晶間型(xing)開裂的(de)(de)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)重要因素(su)之一。隨著(zhu)鋼(gang)中鎳和碳含量增(zeng)加,可以提高奧氏體型(xing)不銹鋼(gang)的(de)(de)抗應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)能力(li)(li)。而(er)鋼(gang)中鈮(ni)、鈦、鉬(mu)、氮等(deng)元(yuan)素(su)含量的(de)(de)提高,易(yi)引起應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾(qing)向,微量的(de)(de)磷、砷、銻、鉍更能促使應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)裂紋的(de)(de)形成。


  在(zai)奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)中增(zeng)加鐵素體(ti)含量,可使鐵素體(ti)組織在(zai)奧氏(shi)體(ti)組織中阻礙(ai)裂(lie)紋的發展(zhan),從而提高(gao)其耐應力(li)(li)腐(fu)蝕的能力(li)(li)。但鐵素體(ti)的體(ti)積分數不(bu)宜超(chao)過60%,不(bu)然又將逐步(bu)使性能下降。


  綜上所述,引起應力腐蝕裂紋必須具備三個條件:首先金屬材質在該環境中具有應力腐蝕開裂的傾向;其次用這種材質組成的結構接觸或處于選擇性的腐蝕介質之中;最后要有高于一定水平的拉應力。缺少其中任一個條件是不可能發生應力(li)腐蝕開裂的。