一、現象
在應力與介質共同作用下而引起的一種局部斷裂,常見的穿晶型應力腐蝕示意圖見圖8.16。實際遇到的不銹鋼管使用過程中出現的穿晶應力腐蝕宏觀和微觀形貌見圖8.17。應力為不銹鋼管本身的殘余應力,實測為100~150MPa,介質為含有Cl-的水。
二、原因
不銹鋼(gang)產生應力(li)(li)腐蝕必須同時滿足三(san)個條(tiao)件(jian)(見圖8.18),即材料(liao)因(yin)素(敏感的(de)(de)合金),環境(jing)因(yin)素(特定的(de)(de)介質)和力(li)(li)學(xue)因(yin)素(靜(jing)的(de)(de)拉伸(shen)應力(li)(li))等三(san)要(yao)素。
①. 敏感(gan)(gan)的合金(材料因素)-系指具有一(yi)定化學成(cheng)分和組織結構的不(bu)銹鋼,在(zai)一(yi)些(xie)介質中對應力腐(fu)蝕敏感(gan)(gan)。但(dan)并(bing)不(bu)是任何一(yi)種不(bu)銹鋼、在(zai)任何條件下(xia)均產生應力腐(fu)蝕斷裂。
②. 特定的(de)介質(環境因素)-對(dui)某一敏感合(he)金而(er)言,必須有一種或一些特定的(de)腐蝕介質與它相匹配,才(cai)能產(chan)生(sheng)應力腐蝕。目前,既沒有對(dui)任何介質都(dou)敏感的(de)不銹(xiu)鋼(gang),也(ye)沒有能引起(qi)任何不銹(xiu)鋼(gang)均產(chan)生(sheng)應力腐蝕斷裂的(de)介質。對(dui)于18-8型鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)而(er)言,能引起(qi)應力腐蝕的(de)常見特定介質有氯化物(wu)、氫氧化物(wu)和連多硫(liu)酸 等。
③. 靜的拉伸應力(li)(力(li)學因素)-如果不(bu)存在靜的拉伸應力(li),即使有敏感的合金與特(te)定的介質(zhi)的配合,應力(li)腐蝕同(tong)樣不(bu)會發生(sheng)。
三個(ge)條(tiao)件(jian)共同作用導致不(bu)銹(xiu)鋼產(chan)生應力腐蝕(shi)斷裂,國內外這方面(mian)的重大(da)事(shi)故很多,此處無(wu)法(fa)一(yi)一(yi)列舉。
三、防(fang)止措施
設法去除應力腐蝕三個必要條件中的一個因素,便可防止不銹鋼應力(li)腐蝕(shi)的出現。
①. 在不銹鋼管的生產、設備加工和使用過程中,降低和消除不銹鋼管的殘余應力或造成壓應力。例如,采用在不銹鋼管表面進行噴丸處理可取得明顯效果(見圖8.19)。但此種處理不適用于易產生點腐蝕的條件。因為穿過壓應力層的點蝕底部則處于高拉應力區,反而會使應力腐蝕過程加速。
②. 降低介(jie)(jie)質溫度和水(shui)(shui)(shui)介(jie)(jie)質中的(de)Cl-濃度,防止Cl-蒸發濃縮(suo)和在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼管表面富集(ji)的(de)條件(jian);鉻鎳不(bu)銹(xiu)鋼制鍋爐和容(rong)器等需進行水(shui)(shui)(shui)壓試驗的(de)設(she)備(bei),建議用去離子水(shui)(shui)(shui),不(bu)銹(xiu)鋼管制設(she)備(bei)和構件(jian)在(zai)放置或運(yun)輸過(guo)程(cheng)中,特別是在(zai)海(hai)洋性(xing)大氣和高Cl-濃度的(de)濕態環(huan)境中,要妥善(shan)加以(yi)防護(hu)。
③. 選擇耐應(ying)力腐蝕材料,在含(han)Cl-的大氣和水介質中(zhong),為了耐應(ying)力腐蝕,在實(shi)際(ji)應(ying)用中(zhong),各種現(xian)(xian)代(dai)鐵素體不銹(xiu)鋼管和各種現(xian)(xian)代(dai)雙相不銹(xiu)鋼管均可(ke)優先選用。
表8.2 采用(yong)Cr-Ni奧氏(shi)體不銹鋼加工(gong)或焊后消除(chu)應力熱處(chu)理方(fang)法的參考(kao)規范
注:A-完(wan)(wan)全退(tui)火(huo),1065~1120℃緩冷(leng)(leng)(leng);B-退(tui)火(huo),850~1120℃緩冷(leng)(leng)(leng);C-固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),1065~1120℃水冷(leng)(leng)(leng)或(huo)急冷(leng)(leng)(leng);D-消除應力(li)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),850~900℃空冷(leng)(leng)(leng)或(huo)急冷(leng)(leng)(leng);E-穩(wen)定化(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),850~900℃空冷(leng)(leng)(leng);F-尺寸穩(wen)定熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),500~600℃緩冷(leng)(leng)(leng)。(a)建議選用(yong)最適于進(jin)(jin)行(xing)(xing)焊后或(huo)加工后熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)含Ti、Nb的(de)鋼(gang)種或(huo)超(chao)低C不(bu)銹鋼(gang);(b)多數(shu)部(bu)件不(bu)必進(jin)(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),但在加工過(guo)程中,不(bu)銹鋼(gang)受敏化(hua)的(de)條件下,必須(xu)進(jin)(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)時,才進(jin)(jin)行(xing)(xing)此種處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li);(c)在加工完(wan)(wan)后,在進(jin)(jin)行(xing)(xing)C規范處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)前(qian)提(ti)下,也能夠用(yong)A、B或(huo)D規范進(jin)(jin)行(xing)(xing)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)。