一、現(xian)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、原因(yin)
不銹鋼產生應力腐(fu)蝕必須同(tong)時滿足三(san)個(ge)條件(見圖8.18),即材料因(yin)素(敏感的合金(jin)),環境(jing)因(yin)素(特定的介質(zhi))和力學因(yin)素(靜(jing)的拉伸應力)等三(san)要素。
①. 敏感(gan)的合金(材料(liao)因(yin)素)-系指(zhi)具(ju)有(you)一定化學成分和組織結(jie)構(gou)的不銹(xiu)鋼,在(zai)一些介質中對應力(li)腐蝕(shi)敏感(gan)。但并不是任何一種不銹(xiu)鋼、在(zai)任何條件下均(jun)產生應力(li)腐蝕(shi)斷裂。
②. 特定的介質(zhi)(環(huan)境因素(su))-對某一(yi)(yi)敏感合金而言,必須(xu)有(you)一(yi)(yi)種或一(yi)(yi)些特定的腐蝕介質(zhi)與(yu)它相匹配,才(cai)能產生(sheng)應力腐蝕。目前(qian),既沒有(you)對任(ren)何介質(zhi)都敏感的不銹鋼,也沒有(you)能引起任(ren)何不銹鋼均產生(sheng)應力腐蝕斷裂的介質(zhi)。對于18-8型鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼而言,能引起應力腐蝕的常見特定介質(zhi)有(you)氯化物、氫氧化物和(he)連多硫酸(suan) 等(deng)。
③. 靜的(de)(de)拉伸應(ying)力(li)(力(li)學因素(su))-如(ru)果不存在靜的(de)(de)拉伸應(ying)力(li),即使有敏感的(de)(de)合金與特定的(de)(de)介質的(de)(de)配(pei)合,應(ying)力(li)腐蝕同樣不會發(fa)生(sheng)。
三個條件(jian)共同作用導致不銹鋼產生應(ying)力腐蝕斷裂,國內外這方面的重大事(shi)故很多,此處(chu)無法一一列舉。
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(gang)應力(li)腐蝕的出現。
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. 降低介質(zhi)溫度(du)和水介質(zhi)中的(de)Cl-濃度(du),防止Cl-蒸發濃縮和在(zai)不銹鋼管表面富集的(de)條(tiao)件(jian);鉻鎳不銹鋼制鍋爐(lu)和容器等需進行水壓試驗的(de)設備,建議用去離子水,不銹鋼管制設備和構件(jian)在(zai)放(fang)置(zhi)或運輸過程中,特別是在(zai)海(hai)洋(yang)性(xing)大氣和高Cl-濃度(du)的(de)濕態(tai)環境(jing)中,要妥善加(jia)以防護。
③. 選(xuan)擇(ze)耐(nai)應力腐蝕材料,在(zai)含Cl-的大氣和(he)水(shui)介質(zhi)中(zhong)(zhong),為了耐(nai)應力腐蝕,在(zai)實際應用中(zhong)(zhong),各種現代(dai)(dai)鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)和(he)各種現代(dai)(dai)雙相不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)均可優先選(xuan)用。
表8.2 采(cai)用Cr-Ni奧氏體不銹鋼加(jia)工或焊后消除(chu)應力熱處理方(fang)法的參考規范(fan)
注:A-完全退火,1065~1120℃緩冷(leng)(leng);B-退火,850~1120℃緩冷(leng)(leng);C-固溶(rong)處(chu)理(li),1065~1120℃水冷(leng)(leng)或急冷(leng)(leng);D-消除應(ying)力熱(re)(re)處(chu)理(li),850~900℃空(kong)冷(leng)(leng)或急冷(leng)(leng);E-穩(wen)定化(hua)處(chu)理(li),850~900℃空(kong)冷(leng)(leng);F-尺寸穩(wen)定熱(re)(re)處(chu)理(li),500~600℃緩冷(leng)(leng)。(a)建議選用(yong)最適(shi)于進行焊后或加工(gong)后熱(re)(re)處(chu)理(li)的(de)含Ti、Nb的(de)鋼(gang)種或超低C不(bu)銹鋼(gang);(b)多(duo)數部(bu)件(jian)不(bu)必進行熱(re)(re)處(chu)理(li),但在加工(gong)過程(cheng)中,不(bu)銹鋼(gang)受(shou)敏化(hua)的(de)條件(jian)下,必須進行熱(re)(re)處(chu)理(li)時(shi),才進行此(ci)種處(chu)理(li);(c)在加工(gong)完后,在進行C規(gui)范處(chu)理(li)的(de)前提下,也(ye)能夠用(yong)A、B或D規(gui)范進行處(chu)理(li)。