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(li)腐蝕斷裂有如下三個共同特征。
①. 應力必須是拉伸的,拉伸應力愈(yu)(yu)大,則斷裂(lie)時間愈(yu)(yu)短(duan)。
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. 斷裂(lie)速(su)(su)度(0.001~0.3cm/h)遠大(da)于(yu)沒有(you)應力(li)時的(de)腐(fu)蝕破(po)壞速(su)(su)度,但(dan)又小于(yu)單純(chun)的(de)力(li)學斷裂(lie)速(su)(su)度,斷口屬于(yu)脆斷型。
應力腐蝕(shi)(shi)裂紋是在奧氏體不銹鋼(gang)管中,在焊接部分等的殘余應力和特定的腐蝕(shi)(shi)條件下發生的應力腐蝕(shi)(shi)裂紋(SCC)。
奧氏(shi)體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼雖然具有優越(yue)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性,但(dan)是(shi),在(zai)特定的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)條件下(xia),易發(fa)生應力腐蝕(shi)(shi)裂(lie)紋(SCC)。應力腐蝕(shi)(shi)裂(lie)紋是(shi)由拉伸應力和腐蝕(shi)(shi)兩種因素共同作用而引起的(de)(de)斷裂(lie)狀(zhuang)(zhuang)腐蝕(shi)(shi)。一般(ban)情況是(shi)在(zai)含有氯(lv)離子(Cl-)的(de)(de)環(huan)境中,處于拉伸應力狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)發(fa)生的(de)(de)。
圖3-7顯(xian)示的(de)是一個(ge)熱交換器用不(bu)銹鋼管,發生的(de)應力(li)腐蝕開裂(lie)的(de)實例。
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)分為(wei)活性(xing)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)、活化(hua)(hua)(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)、鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)及過(guo)(guo)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)四種,參看圖1-5不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)極(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)曲(qu)線。應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)活性(xing)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)、活性(xing)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)及過(guo)(guo)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)三種情況下(xia),尤其(qi)(qi)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)中性(xing)(介質)附(fu)近(jin)的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)中,引起的(de)(de)(de)(de)比較多。在(zai)(zai)(zai)(zai)活性(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)中的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋是(shi)(shi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面(mian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)造成的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部(bu)破(po)壞(huai)部(bu)位上(shang),陽(yang)極(ji)溶(rong)解快(kuai)速進(jin)行成為(wei)裂(lie)(lie)(lie)紋狀(zhuang)(zhuang),當有氯離子(zi)(Cl-)存在(zai)(zai)(zai)(zai)時,才(cai)會促進(jin)陽(yang)極(ji)溶(rong)解。在(zai)(zai)(zai)(zai)中性(xing)附(fu)近(jin)的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)中,在(zai)(zai)(zai)(zai)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面(mian)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)薄(bo)膜發(fa)生(sheng)(sheng)嚴(yan)重破(po)壞(huai)時,應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋反而不發(fa)生(sheng)(sheng),只有在(zai)(zai)(zai)(zai)氯離子(zi)(Cl-)存在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)薄(bo)膜被破(po)壞(huai),進(jin)行局(ju)(ju)部(bu)的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)溶(rong)解,由于應(ying)(ying)力(li)(li)存在(zai)(zai)(zai)(zai)使(shi)(shi)之(zhi)發(fa)生(sheng)(sheng)并傳播(bo),就會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋。斷裂(lie)(lie)(lie)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)垂(chui)直角(jiao)方(fang)向上(shang)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de),一般是(shi)(shi)邊產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)邊發(fa)展(zhan)。作為(wei)使(shi)(shi)用環境來(lai)講,幾(ji)乎全部(bu)是(shi)(shi)發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)所有氯離子(zi)(Cl-)環境中。其(qi)(qi)他(ta)如高(gao)濃度的(de)(de)(de)(de)堿或酸也(ye)會引起應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋。表(biao)3-9列出(chu)了幾(ji)種不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系列產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)介質。
不銹鋼(gang)管只有(you)在鈍(dun)化狀態下(xia)才是耐腐(fu)蝕的(de)(de),它有(you)最小(xiao)的(de)(de)腐(fu)蝕電流,腐(fu)蝕速度(du)很小(xiao)。
溫度對其影響很(hen)大,溫度越高則(ze)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)越容易發生。在實際環(huan)境(jing)中(zhong),在70℃以(yi)下的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)實例幾乎沒有(you),如圖3-8所示。這里(li)所說的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li),包括操作(zuo)(zuo)時的(de)(de)動作(zuo)(zuo)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)、熱應(ying)(ying)力(li)(li)(li)、裝置(zhi)的(de)(de)約束應(ying)(ying)力(li)(li)(li)、冷加工(gong)以(yi)及(ji)焊接時的(de)(de)殘余應(ying)(ying)力(li)(li)(li)等。減(jian)少和防(fang)止(zhi)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)對策列于表3-10。