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1、應(yīng)力腐蝕撕裂 SCC 產(chǎn)生機(jī)理影響因素及防治措施 應(yīng)力腐蝕裂紋：金屬材料在某些特定介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下所產(chǎn)生的延遲破裂現(xiàn)象稱應(yīng)力腐蝕裂紋。應(yīng)力腐蝕裂紋已成為工業(yè)中特點(diǎn)是石油工業(yè)中最突出的問題，日本 19651975 十年間化工設(shè)備破壞事故統(tǒng)計(jì)有 50%屬于應(yīng)力腐蝕開裂，應(yīng)力腐蝕裂紋造成危害極大的。一、應(yīng)力腐蝕裂紋特征 1、形貌：外觀：無明顯的均勻腐蝕痕跡，呈龜裂形式斷斷續(xù)續(xù)。從橫斷面來看：猶如枯干的樹木的根須，由表面向縱深方向往里發(fā)展，裂口深寬比大，細(xì)長(zhǎng)而帶有分支是其典型的特點(diǎn)。從斷口來看：仍保持金屬光澤為典型脆性斷口 2、材質(zhì)與介質(zhì)的匹配 純金屬不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，凡是合金即使含有微量元素

2、的合金，在特定的腐蝕環(huán)境中都有一定的應(yīng)力腐蝕開裂傾向。但并不是說，任何合金在任何介質(zhì)中都產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，一定的材料只在某一定的腐蝕環(huán)境中才產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。材料 腐蝕介質(zhì) 低碳鋼 NaOH 水溶液(沸騰)、硝酸鹽水溶液等低合金鋼 海水、H2S 水溶液、NH4Cl 水溶液等奧氏體不銹鋼 氯化物水溶液、海洋氣氛、海水等 一般說來，介質(zhì)的腐蝕性較弱，呈中性或弱酸性 PH 6-7，當(dāng)表面膜不能穩(wěn)定存在時(shí)，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。介質(zhì)的腐蝕性強(qiáng)，易產(chǎn)生全面的均勻性腐蝕，反而不易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力腐蝕開裂溫度：易產(chǎn)生在 100300之間 3、應(yīng)力腐蝕開裂的臨界應(yīng)力拉應(yīng)力的存在是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的先決條件

3、之一，造成應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力主要是殘余應(yīng)力。臨界應(yīng)力th引起應(yīng)力腐蝕裂紋開裂的臨界應(yīng)力，與腐蝕介質(zhì)，金屬材料的強(qiáng)度級(jí)別有關(guān)。sth 二、應(yīng)力腐蝕裂紋的形成條件 形成機(jī)理形成三要素1）、材質(zhì) 2）、腐蝕介質(zhì) 3）、臨界拉應(yīng)力（一）、電化學(xué)應(yīng)力裂機(jī)理從電化學(xué)考慮，把應(yīng)力腐蝕裂紋分為兩大類1 類為應(yīng)力陽極溶解開裂 簡(jiǎn)記 APC另一類應(yīng)力陰極氫脆開裂 簡(jiǎn)記 HEC由電化學(xué)得知，形成微電池時(shí)電化學(xué)腐蝕過程為1）、在陽極金屬 M 溶解 金屬以離子形式進(jìn)入溶液eMM2）、電子 e 在金屬內(nèi)部直接(進(jìn))從陽極流入陰極HeH3）、在陰極 流來的電子 e 被溶液中能吸收電子的物質(zhì)D 所接受DeDe在陰極附近大多數(shù)

4、情況 D 是溶液中的HHeH H存在利于電子從陽極流向陰極，加強(qiáng)了腐蝕過程。稱析氫腐蝕。若溶液中存在氧時(shí) O2也可奪取電子 e 形成OHOHeOHO44222稱吸氧腐蝕。當(dāng)在應(yīng)力作用時(shí)，陽極發(fā)生M的溶解，這就是應(yīng)力陽極溶解開裂（APC）當(dāng)陽極電流密度ai越大，M的溶解越強(qiáng)烈腐蝕開裂時(shí)間越短。在應(yīng)力作用下，陰極也會(huì)發(fā)生吸氫致脆的過程，并且陰極電流密度越大，表明吸氫過程越強(qiáng)，這就是陰極氫脆開裂（HEC）。多數(shù)情況下，APC、HEC 同時(shí)存在，例高強(qiáng)鋼在水、鹽水、H2S 水溶液、氫氣液氨等介質(zhì)中發(fā)生的延遲破裂現(xiàn)象就是 APC、HEC 兩方面的過程。（二）、機(jī)械破裂應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理1）、孕育期 應(yīng)力作

5、用下將產(chǎn)生不同程度的塑性變形，這種塑性變形將會(huì)產(chǎn)生“滑移臺(tái)階”，形成局部性的最初腐蝕裂口，造成拉應(yīng)力集中，局部產(chǎn)生滑移階梯、導(dǎo)致保護(hù)膜破壞。2）、發(fā)展階段腐蝕裂口在拉應(yīng)力與介質(zhì)的共同作用下（物理作用及化學(xué)作用）沿著垂直拉應(yīng)方向縱深發(fā)展，呈枯干樹枝或根須，且逐步出現(xiàn)分支，若應(yīng)力因素占優(yōu)勢(shì)，將是某一裂口優(yōu)先發(fā)展，腐蝕因素占優(yōu)勢(shì)則可能同時(shí)幾條裂口平行地發(fā)展。3）、潰裂階段發(fā)展的最快的裂紋的最終崩潰性的發(fā)展，是拉應(yīng)力局部越來越大的累積結(jié)果，最終破壞是力的因素起主要作用。裂紋擴(kuò)展的幾種說法1、陽極相的沉淀陽極相：指合金在熱處理時(shí)析出的沉淀相的不均勻分布。人們認(rèn)為這個(gè)陽極相是預(yù)先存在的腐蝕敏感途徑，例如鋁

6、合金中第二相AlMg 合金，相電位比較低,固溶體處于負(fù)的位置，所以腐蝕從相開始。2、腐蝕介質(zhì)的吸附腐蝕介質(zhì)中存在特殊離子如（Cl、OH）等吸附，使應(yīng)變的金屬原子的聚合力減弱，金屬表面能降低而導(dǎo)致開裂。3、陰極氫化反應(yīng)（裂紋的擴(kuò)展）在裂紋尖端具備高速度的陰極氫化反應(yīng)，裂紋的擴(kuò)展是順著由氫脆或氫腐蝕引起的途徑而優(yōu)先溶解。4、機(jī)械化學(xué)效應(yīng)形變屈服的金屬在腐蝕介質(zhì)中具有極高的腐蝕速度，例：冷作加工的金屬與退火金屬相比其腐蝕要大1015 倍。一般認(rèn)為：形變能增加活化點(diǎn)的數(shù)目，加速產(chǎn)生陽極溶解。一旦形成裂紋后，由于應(yīng)力集中可迅速屈服，于是在裂紋尖端優(yōu)先發(fā)生溶解腐蝕。裂紋尖端的腐蝕速度比裂紋兩側(cè)的腐蝕速度大

7、 104倍。5、隧洞腐蝕由于滑移在膜破裂的表面上產(chǎn)生管狀的孔蝕，沿著管狀孔蝕的面發(fā)生延性撕裂，使其斷面縮小，從而導(dǎo)致應(yīng)力增大，于是提高了孔蝕的進(jìn)程，這就是隧洞腐蝕。優(yōu)先腐蝕的起點(diǎn)是從一個(gè)滑移階梯開始的由于滑移階梯的快速溶解而形成溶解溝，在溝中移動(dòng)的位錯(cuò)與不規(guī)則的斷面相交，這些交點(diǎn)又引起滑移階段并進(jìn)一步溶解，這個(gè)過程反復(fù)的進(jìn)行即形成隧洞。三、應(yīng)力腐蝕的預(yù)防措施 （一）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、合理選材母材選材必須有足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能只看材料牌號(hào)，不能單純考慮強(qiáng)度級(jí)別，因同一強(qiáng)度等級(jí)，合金系統(tǒng)不同，抗應(yīng)力腐蝕開裂的傾向很大。2、避免高應(yīng)力區(qū) （二）、施工制造1、合理選擇焊材了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的的工作條件，熟悉介質(zhì)

8、的腐蝕特性，及合金元素的特性，則確定焊縫成分從而確定焊接材料。因此必須根據(jù)具體腐蝕介質(zhì)，調(diào)整焊縫的合金系統(tǒng)，以便提高耐應(yīng)力腐蝕開裂的能力。2、合理制定裝焊工藝1）、成形及裝配工藝引起應(yīng)力腐蝕裂紋的重要原因之一就是殘余應(yīng)力，從部件成形加工列組裝都可引起殘余應(yīng)，特別是強(qiáng)制組裝，例如用千斤組裝大錯(cuò)口，可以形成很大的殘余應(yīng)力，在組裝質(zhì)量不良的條件下（錯(cuò)口）焊接時(shí)，會(huì)造成較大的殘余應(yīng)力。組裝時(shí)所造成傷痕如隨意打弧的灼痕等都會(huì)成應(yīng)力腐蝕裂源。2)、焊接工藝基本點(diǎn)，不產(chǎn)生硬化組織，不發(fā)生晶粒嚴(yán)重粗化現(xiàn)象,接頭硬度粗晶區(qū)的應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展敏感性最大，主要是由于晶粒粗大，以致裂紋尖端集中的位錯(cuò)數(shù)量增大，并可形成大的滑移階梯，從而利于應(yīng)力腐蝕裂紋的形成和擴(kuò)展。3、消除應(yīng)力處理焊后消除應(yīng)力處理是防止產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的重要環(huán)節(jié)。例氫化脫硫裝置的硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)，鋼種彎曲成形加工后的熱處理溫度 熱處理溫度 未處理 350 400 450 500 550 650 850 1Cr18Ni8 x x x x x o o o 1Cr18Ni9Ti X x o o o o o o 其中 x 裂紋，o 無裂紋（三）、生產(chǎn)管理1、防蝕處理介質(zhì)隔離、涂層、襯里介質(zhì)處理、加緩蝕劑等電化防蝕、陰極化或陽極化、表面技術(shù)處理2、定時(shí)檢查及分析定期檢查、及時(shí)補(bǔ)修