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(fu)蝕斷裂(lie)有如下三個共同特征。


  ①. 應(ying)力必須(xu)是拉伸的,拉伸應(ying)力愈大,則斷裂(lie)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(gang)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. 斷裂速度(du)(0.001~0.3cm/h)遠大于沒有應力時(shi)的腐蝕(shi)破(po)壞速度(du),但又小于單純的力學斷裂速度(du),斷口屬于脆(cui)斷型。


  應(ying)力腐(fu)蝕裂(lie)紋(wen)(wen)是在奧氏體不(bu)銹鋼管中,在焊接部分(fen)等(deng)的(de)殘余應(ying)力和特(te)定的(de)腐(fu)蝕條件(jian)下發生的(de)應(ying)力腐(fu)蝕裂(lie)紋(wen)(wen)(SCC)。


  奧氏(shi)體型不銹鋼雖然具有(you)優越的(de)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性,但是(shi),在特(te)定(ding)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)條件下(xia),易(yi)發(fa)生應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(SCC)。應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)是(shi)由拉(la)伸應(ying)力(li)和腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)兩種因(yin)素共同(tong)作用而引起的(de)斷裂(lie)(lie)狀腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。一般情況是(shi)在含(han)有(you)氯離子(zi)(Cl-)的(de)環境(jing)中,處于拉(la)伸應(ying)力(li)狀態下(xia)發(fa)生的(de)。


 圖3-7顯示的是一(yi)個熱交換器用不(bu)銹鋼管,發生的應力腐蝕開(kai)裂的實(shi)例。


圖 7.jpg


  不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)(de)表(biao)面狀(zhuang)態分(fen)為(wei)活(huo)性(xing)狀(zhuang)態、活(huo)化(hua)(hua)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態、鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態及過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態四種,參看圖(tu)1-5不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲(qu)線。應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)活(huo)性(xing)狀(zhuang)態、活(huo)性(xing)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態及過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態三種情況下,尤(you)其(qi)是(shi)(shi)(shi)在(zai)中(zhong)性(xing)(介(jie)質(zhi))附近(jin)的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態中(zhong),引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)比(bi)較(jiao)多。在(zai)活(huo)性(xing)態中(zhong)的(de)(de)(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)應力(li)造成(cheng)的(de)(de)(de)局(ju)部(bu)(bu)破(po)壞部(bu)(bu)位上,陽極(ji)(ji)溶解(jie)快速進行成(cheng)為(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)狀(zhuang),當(dang)有(you)(you)氯(lv)(lv)離(li)子(Cl-)存在(zai)時,才會促進陽極(ji)(ji)溶解(jie)。在(zai)中(zhong)性(xing)附近(jin)的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)中(zhong),在(zai)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)薄膜(mo)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)嚴重破(po)壞時,應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)反而不(bu)(bu)(bu)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng),只有(you)(you)在(zai)氯(lv)(lv)離(li)子(Cl-)存在(zai)的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)薄膜(mo)被破(po)壞,進行局(ju)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽極(ji)(ji)溶解(jie),由于應力(li)存在(zai)使(shi)之發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)并傳播,就(jiu)會產(chan)生(sheng)(sheng)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)。斷裂(lie)(lie)是(shi)(shi)(shi)在(zai)應力(li)垂直角方向上發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de),一(yi)般是(shi)(shi)(shi)邊(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)邊(bian)發(fa)(fa)展。作為(wei)使(shi)用環境來(lai)講(jiang),幾乎全部(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)所有(you)(you)氯(lv)(lv)離(li)子(Cl-)環境中(zhong)。其(qi)他(ta)如(ru)高(gao)濃度的(de)(de)(de)堿或(huo)酸也會引起(qi)(qi)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)。表(biao)3-9列(lie)(lie)出(chu)了幾種不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)系列(lie)(lie)產(chan)生(sheng)(sheng)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)。


  不銹鋼管只有在(zai)鈍化狀態下才是耐腐蝕的,它(ta)有最小(xiao)的腐蝕電流,腐蝕速(su)度(du)很小(xiao)。


  溫度對其影響很大,溫度越高(gao)則應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕裂(lie)紋越容易發生。在實際環境中,在70℃以下的(de)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕裂(lie)紋的(de)實例幾乎(hu)沒(mei)有,如圖3-8所(suo)示(shi)。這里所(suo)說的(de)應(ying)力(li)(li),包括操作(zuo)時的(de)動作(zuo)應(ying)力(li)(li)、熱應(ying)力(li)(li)、裝置的(de)約束應(ying)力(li)(li)、冷加工(gong)以及焊接時的(de)殘(can)余應(ying)力(li)(li)等。減少和防止應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕裂(lie)紋的(de)對策(ce)列于(yu)表(biao)3-10。


10.jpg