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。這類應力腐蝕(shi)斷裂有如下三個共同特征。
①. 應(ying)力必須是(shi)拉(la)伸(shen)的,拉(la)伸(shen)應(ying)力愈大,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、奧氏體不銹鋼管(guan)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。
③. 斷(duan)(duan)裂速(su)度(0.001~0.3cm/h)遠大于沒(mei)有應力時的腐蝕破(po)壞速(su)度,但又小于單純(chun)的力學斷(duan)(duan)裂速(su)度,斷(duan)(duan)口(kou)屬于脆斷(duan)(duan)型。
應(ying)力腐蝕(shi)裂紋是(shi)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼管中,在(zai)(zai)焊接部分等的殘余(yu)應(ying)力和特定的腐蝕(shi)條(tiao)件下發(fa)生的應(ying)力腐蝕(shi)裂紋(SCC)。
奧氏(shi)體型不銹鋼雖(sui)然具有(you)優(you)越的耐腐(fu)(fu)蝕性,但是,在特定的腐(fu)(fu)蝕條件(jian)下(xia),易發生應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕裂紋(SCC)。應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕裂紋是由拉伸(shen)應(ying)(ying)力和腐(fu)(fu)蝕兩種因素共同作用而引起的斷裂狀腐(fu)(fu)蝕。一般情況是在含有(you)氯離子(zi)(Cl-)的環境(jing)中,處于拉伸(shen)應(ying)(ying)力狀態(tai)下(xia)發生的。
圖3-7顯示的是(shi)一(yi)個熱交換器用不(bu)銹鋼管,發生的應(ying)力腐蝕開裂(lie)的實例。
不銹(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)分為(wei)活(huo)性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)、活(huo)化(hua)(hua)(hua)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)、鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)及過(guo)(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)四種,參看圖1-5不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)極(ji)化(hua)(hua)(hua)曲線。應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)、活(huo)性(xing)(xing)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)及過(guo)(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)三種情況下,尤(you)其是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)中(zhong)性(xing)(xing)(介質)附近的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)中(zhong),引起(qi)的(de)(de)(de)(de)比較多(duo)。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)態(tai)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力造成的(de)(de)(de)(de)局部破壞部位上,陽(yang)極(ji)溶解快速(su)進行(xing)成為(wei)裂(lie)紋狀(zhuang)(zhuang)(zhuang),當有氯(lv)離子(Cl-)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)時(shi),才會(hui)(hui)促進陽(yang)極(ji)溶解。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)中(zhong)性(xing)(xing)附近的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)中(zhong),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)薄膜發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)嚴重(zhong)破壞時(shi),應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋反而不發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng),只有在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)氯(lv)離子(Cl-)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)薄膜被破壞,進行(xing)局部的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)溶解,由于應(ying)(ying)(ying)力存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)使之發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)并傳(chuan)播,就會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋。斷裂(lie)是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力垂(chui)直角方向上發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de),一般是(shi)邊產生(sheng)(sheng)(sheng)邊發(fa)(fa)展(zhan)。作為(wei)使用環境來講,幾乎全部是(shi)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)所有氯(lv)離子(Cl-)環境中(zhong)。其他(ta)如高濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)堿或酸也會(hui)(hui)引起(qi)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋。表(biao)(biao)3-9列出了(le)幾種不銹(xiu)鋼(gang)系列產生(sheng)(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)介質。
不(bu)銹鋼管只有在鈍化狀態(tai)下才是(shi)耐腐蝕的(de)(de),它(ta)有最小的(de)(de)腐蝕電流,腐蝕速度很(hen)小。
溫度(du)對其影響很大,溫度(du)越(yue)高則應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)裂紋越(yue)容易(yi)發生。在實(shi)際(ji)環(huan)境中,在70℃以下(xia)的(de)(de)應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)裂紋的(de)(de)實(shi)例幾乎沒有,如圖3-8所示(shi)。這里所說的(de)(de)應(ying)力(li)(li),包括操作時的(de)(de)動作應(ying)力(li)(li)、熱應(ying)力(li)(li)、裝(zhuang)置的(de)(de)約(yue)束應(ying)力(li)(li)、冷加工以及焊(han)接時的(de)(de)殘(can)余應(ying)力(li)(li)等(deng)。減少和(he)防止應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)裂紋的(de)(de)對策列于表3-10。