一(yi)、現象(xiang)
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(yuan)因
不(bu)銹鋼產生應力腐蝕(shi)必須同(tong)時滿足(zu)三(san)個條件(見圖8.18),即(ji)材料因素(su)(敏感的合(he)金),環境(jing)因素(su)(特定(ding)的介質(zhi))和(he)力學因素(su)(靜的拉伸(shen)應力)等三(san)要素(su)。
①. 敏(min)感(gan)的(de)合金(材料(liao)因(yin)素(su))-系指(zhi)具(ju)有一定(ding)化學成分和組(zu)織(zhi)結構的(de)不(bu)銹鋼,在一些介質中對(dui)應力腐(fu)蝕敏(min)感(gan)。但并不(bu)是任何一種不(bu)銹鋼、在任何條件下均產生應力腐(fu)蝕斷裂。
②. 特(te)定的(de)介質(zhi)(環(huan)境因素)-對某一敏感合金而(er)言,必須有一種或一些特(te)定的(de)腐(fu)蝕介質(zhi)與它相匹配,才能產(chan)生應(ying)力(li)腐(fu)蝕。目前,既沒(mei)有對任何介質(zhi)都(dou)敏感的(de)不銹(xiu)鋼(gang),也沒(mei)有能引(yin)(yin)起任何不銹(xiu)鋼(gang)均產(chan)生應(ying)力(li)腐(fu)蝕斷裂的(de)介質(zhi)。對于18-8型鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)而(er)言,能引(yin)(yin)起應(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)常見特(te)定介質(zhi)有氯化物、氫氧(yang)化物和(he)連多硫(liu)酸 等。
③. 靜的(de)拉伸應(ying)力(li)(力(li)學因素)-如(ru)果(guo)不存在靜的(de)拉伸應(ying)力(li),即使有敏感(gan)的(de)合金與特(te)定(ding)的(de)介質的(de)配(pei)合,應(ying)力(li)腐(fu)蝕同樣不會(hui)發生。
三個條(tiao)件共同(tong)作用導(dao)致不(bu)銹鋼(gang)產(chan)生應力腐(fu)蝕(shi)斷裂,國(guo)內外(wai)這方面的(de)重大事故很多,此處無法一(yi)一(yi)列(lie)舉。
三、防止措施
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腐(fu)蝕的出現。
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(guan)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(di)介質(zhi)溫(wen)度和(he)(he)水(shui)介質(zhi)中(zhong)(zhong)的Cl-濃度,防(fang)止Cl-蒸發濃縮和(he)(he)在(zai)不銹(xiu)鋼管(guan)表面富集的條件(jian);鉻鎳不銹(xiu)鋼制(zhi)鍋爐和(he)(he)容器等需(xu)進(jin)行水(shui)壓試驗的設(she)備,建議用去離子水(shui),不銹(xiu)鋼管(guan)制(zhi)設(she)備和(he)(he)構件(jian)在(zai)放置(zhi)或運輸(shu)過(guo)程中(zhong)(zhong),特別是在(zai)海(hai)洋(yang)性(xing)大氣和(he)(he)高Cl-濃度的濕態環境中(zhong)(zhong),要(yao)妥善加以(yi)防(fang)護(hu)。
③. 選擇(ze)耐應力(li)腐蝕材料,在含Cl-的大(da)氣和(he)水介質(zhi)中,為了(le)耐應力(li)腐蝕,在實際應用中,各(ge)種現(xian)代(dai)鐵素(su)體不銹鋼管和(he)各(ge)種現(xian)代(dai)雙(shuang)相不銹鋼管均(jun)可優先選用。
表(biao)8.2 采用Cr-Ni奧(ao)氏體不銹鋼(gang)加(jia)工(gong)或(huo)焊后消除(chu)應(ying)力熱處理方法的(de)參考規范
注:A-完(wan)全退火,1065~1120℃緩冷(leng);B-退火,850~1120℃緩冷(leng);C-固溶處(chu)理(li)(li)(li)(li),1065~1120℃水冷(leng)或(huo)急冷(leng);D-消除(chu)應力(li)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li),850~900℃空冷(leng)或(huo)急冷(leng);E-穩定化處(chu)理(li)(li)(li)(li),850~900℃空冷(leng);F-尺寸(cun)穩定熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li),500~600℃緩冷(leng)。(a)建議選用最適于進(jin)行(xing)焊(han)后或(huo)加工(gong)后熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)含Ti、Nb的(de)鋼(gang)種(zhong)或(huo)超低C不(bu)銹(xiu)鋼(gang);(b)多數(shu)部件(jian)不(bu)必(bi)進(jin)行(xing)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li),但在加工(gong)過程中,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)受敏化的(de)條件(jian)下,必(bi)須進(jin)行(xing)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)時,才進(jin)行(xing)此種(zhong)處(chu)理(li)(li)(li)(li);(c)在加工(gong)完(wan)后,在進(jin)行(xing)C規范處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)前提下,也能夠用A、B或(huo)D規范進(jin)行(xing)處(chu)理(li)(li)(li)(li)。