一、形成應(yīng)力腐蝕裂紋的基本條件如下:
(1) 金屬材料是合金也包括微量元素的合金,純金屬一般不發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋;
(2) 材質(zhì)與腐蝕介質(zhì)的匹配并非任何金屬材料與任何介質(zhì)都能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋,它們有一定的匹配關(guān)系;
(3) 必須存在拉應(yīng)力,拉應(yīng)力可以是工作應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力通常在焊縫及近縫區(qū)為拉應(yīng)力,有時高達(dá)材料的屈服點。所以即使焊接結(jié)構(gòu)不承受載荷,只要材質(zhì)與腐蝕介質(zhì)符合匹配關(guān)系也會引起應(yīng)力腐蝕裂紋。
二、應(yīng)力腐蝕的發(fā)生條件和特征:
(1) 必須是拉應(yīng)力;
(2) 構(gòu)成一定材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境介質(zhì)是特定的;
(3) 應(yīng)力腐蝕破裂速度遠(yuǎn)大于其他局部腐蝕速度,但比純力學(xué)(機(jī)械)斷裂速度小得多;
(4) 應(yīng)力腐蝕斷裂,常在無明顯預(yù)兆的情況下突然發(fā)生,故其危害性極大;
(5) 裂紋形態(tài)有晶間型、穿晶型和混合型3種;
(6) 斷口形貌,宏觀上屬于脆性斷裂,其微觀上可觀察到斷面上仍有塑性流變痕跡。
三、根據(jù)應(yīng)力加載的方法不同,應(yīng)力腐蝕試驗方法主要分為四類:
(1) 恒變形法:給予試樣一定的變形,對其在試驗環(huán)境中的開裂敏感性進(jìn)行評定;
(2) 恒載荷法:即把單軸拉伸型的試樣沿軸向施加應(yīng)力,在腐蝕介質(zhì)中試驗,比較斷裂時間的長短,或利用應(yīng)力與斷裂時間的關(guān)系曲線,來提出應(yīng)力腐蝕開裂的臨界應(yīng)力σscc;
(3) 慢應(yīng)變速率法:是在專門設(shè)計的慢應(yīng)變速率應(yīng)力試驗機(jī)上,使試樣在腐蝕介質(zhì)中以一定的應(yīng)變速度拉伸,直至斷裂。分析試樣的破斷情況和斷口特征等,以評定其應(yīng)力腐蝕開裂敏感性;
(4) 斷裂力學(xué)法:使用楔形張開加載型試樣進(jìn)行研究,以預(yù)先制有裂紋的試樣給以各種K值,測定裂紋停止擴(kuò)展的臨界值KISCC。
四、可產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞的金屬材料-環(huán)境的組合主要有以下幾種:
(1) 對碳鋼和低合金鋼,介質(zhì)有堿液,硝酸鹽溶液,無水液氨,濕硫化氫,醋酸等;
(2) 對奧式體不銹鋼,介質(zhì)有氯離子,氯化物+蒸汽,硫化氫,堿液等;
(3) 對含鉬奧式體不銹鋼,介質(zhì)有堿液,氯化物水溶液,硫酸+硫酸銅的水溶液等;
(4) 對黃銅,介質(zhì)有氨氣及溶液,氯化鐵,濕二氧化硫等;
(5) 對鈦,介質(zhì)有含鹽酸的甲醇或乙醇,熔融氯化鈉等;
(6) 對鋁,介質(zhì)有濕硫化氫,含氫硫化氫,海水等。
五、應(yīng)力腐蝕破裂控制途徑:
(1) 降低應(yīng)力,消除殘余應(yīng)力;
(2) 選用耐應(yīng)力腐蝕材料;
(3) 采用陰極保護(hù);
(4) 添加緩蝕劑或除去介質(zhì)中有害成分。
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