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。這類應力腐蝕斷(duan)裂有如下三個共同特征。
①. 應力(li)必須是拉伸(shen)的,拉伸(shen)應力(li)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(bu)銹鋼管的氯脆等。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。

③. 斷(duan)(duan)裂(lie)速(su)(su)度(du)(du)(0.001~0.3cm/h)遠大(da)于(yu)沒有應力時的腐蝕(shi)破壞(huai)速(su)(su)度(du)(du),但(dan)又(you)小于(yu)單(dan)純的力學斷(duan)(duan)裂(lie)速(su)(su)度(du)(du),斷(duan)(duan)口屬于(yu)脆斷(duan)(duan)型(xing)。
應力(li)(li)腐蝕裂紋是在(zai)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼管中,在(zai)焊接部(bu)分等的(de)殘余應力(li)(li)和特定的(de)腐蝕條件下發生的(de)應力(li)(li)腐蝕裂紋(SCC)。
奧氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)鋼雖然具有優越的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性,但是,在(zai)特定(ding)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)條(tiao)件下(xia),易發(fa)生(sheng)應(ying)(ying)力腐蝕(shi)裂紋(SCC)。應(ying)(ying)力腐蝕(shi)裂紋是由拉伸(shen)應(ying)(ying)力和腐蝕(shi)兩種因素共同(tong)作用而引起(qi)的(de)(de)(de)斷裂狀(zhuang)腐蝕(shi)。一般情況是在(zai)含有氯離子(Cl-)的(de)(de)(de)環境中,處于拉伸(shen)應(ying)(ying)力狀(zhuang)態下(xia)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)。
圖3-7顯示的(de)是一個熱交換器(qi)用(yong)不銹鋼管,發(fa)生的(de)應力腐(fu)蝕開裂(lie)的(de)實例。

不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的(de)表面狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)分為(wei)活性(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)、活化(hua)(hua)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)、鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)及過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)四種(zhong),參看圖1-5不(bu)銹(xiu)鋼的(de)極化(hua)(hua)曲線。應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)活性(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)、活性(xing)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)及過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)三種(zhong)情況下,尤其是在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)性(xing)(介(jie)質(zhi))附近(jin)的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)中(zhong)(zhong)(zhong),引起(qi)的(de)比較多。在(zai)(zai)活性(xing)態(tai)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋是不(bu)銹(xiu)鋼表面腐蝕。在(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)造成的(de)局部破壞(huai)(huai)部位上(shang),陽極溶(rong)解快速進行成為(wei)裂(lie)(lie)紋狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang),當(dang)有(you)氯離(li)子(Cl-)存(cun)在(zai)(zai)時,才會促進陽極溶(rong)解。在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)性(xing)附近(jin)的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)中(zhong)(zhong)(zhong),在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼表面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)薄(bo)膜發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)嚴(yan)重破壞(huai)(huai)時,應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋反而(er)不(bu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng),只有(you)在(zai)(zai)氯離(li)子(Cl-)存(cun)在(zai)(zai)的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)薄(bo)膜被破壞(huai)(huai),進行局部的(de)陽極溶(rong)解,由于應(ying)(ying)(ying)力(li)存(cun)在(zai)(zai)使之發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)并傳播(bo),就(jiu)會產生(sheng)(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋。斷裂(lie)(lie)是在(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)垂直角(jiao)方向上(shang)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de),一般是邊(bian)產生(sheng)(sheng)(sheng)邊(bian)發(fa)展。作(zuo)為(wei)使用環(huan)境(jing)來(lai)講(jiang),幾(ji)乎全部是發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)所有(you)氯離(li)子(Cl-)環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)。其他如(ru)高濃度的(de)堿或酸也會引起(qi)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋。表3-9列出了幾(ji)種(zhong)不(bu)銹(xiu)鋼系列產生(sheng)(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)介(jie)質(zhi)。
不銹鋼管(guan)只(zhi)有在鈍(dun)化狀態下才是耐腐蝕的,它有最小(xiao)的腐蝕電流,腐蝕速度很小(xiao)。
溫(wen)度(du)對(dui)其影響很大,溫(wen)度(du)越高則應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)越容易發生。在(zai)實際(ji)環境中,在(zai)70℃以下的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)實例(li)幾(ji)乎沒有,如圖(tu)3-8所示。這里所說的(de)(de)(de)應(ying)力,包括操作(zuo)時的(de)(de)(de)動作(zuo)應(ying)力、熱應(ying)力、裝(zhuang)置的(de)(de)(de)約束應(ying)力、冷(leng)加工(gong)以及焊(han)接時的(de)(de)(de)殘余應(ying)力等。減少和防止應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)對(dui)策列于表(biao)3-10。


