凡是應力和腐蝕介質共同作用引起的斷裂,稱為應力腐蝕破壞。一般所說的應力腐蝕是一種較為復雜的現象。當應力不存在時,腐蝕十分微小;而施加應力經過一段時間后,金屬會在腐蝕并不嚴重的情況下發生脆斷。這類應(ying)力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂有如下三個共同特征。


  ①. 應(ying)力必(bi)須是(shi)拉(la)伸(shen)的,拉(la)伸(shen)應(ying)力愈大(da),則斷裂時間愈短。


  ②. 腐蝕介質是特定的,只有某些金屬與介質的組合才會產生應力腐蝕斷裂,例如,黃銅的氨脆、鍋爐鋼的堿脆、低碳鋼的硝脆、高強度鋼的氫脆、奧氏體不銹(xiu)鋼管的氯脆等。使不銹鋼產生應力腐蝕的介質和金屬的組合例子,列于表3-9。


9.jpg


  ③. 斷裂速(su)度(0.001~0.3cm/h)遠(yuan)大于(yu)(yu)(yu)沒有應力(li)(li)時(shi)的腐蝕破壞速(su)度,但又(you)小于(yu)(yu)(yu)單純的力(li)(li)學斷裂速(su)度,斷口屬于(yu)(yu)(yu)脆斷型(xing)。


  應(ying)力腐(fu)蝕裂(lie)紋(wen)(wen)是在奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)中,在焊接部分等的殘(can)余應(ying)力和特定的腐(fu)蝕條件(jian)下發生的應(ying)力腐(fu)蝕裂(lie)紋(wen)(wen)(SCC)。


  奧(ao)氏體型不銹(xiu)鋼雖然具有優(you)越(yue)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性,但是,在特定的(de)(de)(de)腐(fu)蝕條件下,易發生應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕裂(lie)(lie)紋(wen)(SCC)。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕裂(lie)(lie)紋(wen)是由(you)拉(la)伸應(ying)(ying)力(li)和腐(fu)蝕兩種因(yin)素(su)共同作(zuo)用而引起的(de)(de)(de)斷裂(lie)(lie)狀腐(fu)蝕。一般情況是在含有氯離子(Cl-)的(de)(de)(de)環境中(zhong),處于拉(la)伸應(ying)(ying)力(li)狀態下發生的(de)(de)(de)。


 圖3-7顯示的(de)(de)是一個熱(re)交換器(qi)用(yong)不銹鋼管,發生的(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕開(kai)裂的(de)(de)實例。


圖 7.jpg


  不銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)表(biao)面(mian)狀(zhuang)態(tai)(tai)分為活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態(tai)(tai)、活(huo)化(hua)(hua)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)、鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)及過鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)四種(zhong)(zhong),參(can)看圖1-5不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)極(ji)化(hua)(hua)曲線。應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態(tai)(tai)、活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)及過鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)三種(zhong)(zhong)情況下(xia),尤其是(shi)(shi)在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)性(xing)(xing)(xing)(xing)(介(jie)質)附近的(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)中(zhong)(zhong)(zhong),引起的(de)(de)比較多。在(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)態(tai)(tai)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋是(shi)(shi)不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)腐蝕。在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)造成的(de)(de)局部(bu)破壞部(bu)位(wei)上,陽(yang)(yang)極(ji)溶(rong)解快速進行(xing)成為裂(lie)(lie)紋狀(zhuang),當(dang)有(you)氯(lv)離子(zi)(zi)(Cl-)存(cun)在(zai)時,才會促進陽(yang)(yang)極(ji)溶(rong)解。在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)性(xing)(xing)(xing)(xing)附近的(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)中(zhong)(zhong)(zhong),在(zai)不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)薄(bo)膜(mo)發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)嚴重破壞時,應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋反而不發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng),只有(you)在(zai)氯(lv)離子(zi)(zi)(Cl-)存(cun)在(zai)的(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)薄(bo)膜(mo)被破壞,進行(xing)局部(bu)的(de)(de)陽(yang)(yang)極(ji)溶(rong)解,由于應(ying)(ying)(ying)力(li)存(cun)在(zai)使之發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)并傳播,就會產(chan)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋。斷裂(lie)(lie)是(shi)(shi)在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)垂直角方(fang)向上發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de),一般(ban)是(shi)(shi)邊(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)邊(bian)發(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)。作為使用環境(jing)來講,幾(ji)乎全部(bu)是(shi)(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)所有(you)氯(lv)離子(zi)(zi)(Cl-)環境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)。其他如高濃(nong)度的(de)(de)堿或酸也會引起應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋。表(biao)3-9列出了(le)幾(ji)種(zhong)(zhong)不銹鋼(gang)(gang)系(xi)列產(chan)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)介(jie)質。


  不銹鋼管只有在鈍(dun)化狀態下才是耐腐蝕(shi)(shi)的,它有最小的腐蝕(shi)(shi)電流,腐蝕(shi)(shi)速(su)度很小。


  溫度(du)(du)對(dui)其影(ying)響很大,溫度(du)(du)越(yue)高則應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋(wen)越(yue)容易發生。在(zai)實(shi)際環境(jing)中,在(zai)70℃以(yi)下的應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋(wen)的實(shi)例幾乎沒有,如圖(tu)3-8所示。這里所說的應(ying)力,包括(kuo)操作時的動作應(ying)力、熱應(ying)力、裝置的約束應(ying)力、冷加工以(yi)及焊接時的殘余應(ying)力等(deng)。減少(shao)和防止應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋(wen)的對(dui)策列于表(biao)3-10。


10.jpg