浙江至德鋼業有限公司工程師認為不銹(xiu)鋼應(ying)力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂條件主要有以下幾點:
1. 介質(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)
應力腐蝕的最大特點之一是腐蝕介質與圖3-8 氫脆性應力腐蝕材料組合上有選擇性,在此特定組合之外的條件不會產生應力 裂紋擴展機理的示意圖腐蝕。引起不銹(xiu)鋼應力腐蝕的介質,從美國全國腐蝕工程師協會提供的資料中選取一些數據列于表3-3。發生在敏感介質中應力腐蝕開裂的類型見表3-4。為了減輕或消除特定環境中的應力腐蝕,可以在介質中添加緩沖劑見表3-5。



關(guan)于每種結構材料的(de)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)介質體(ti)(ti)系是(shi)很復雜的(de)問(wen)題,難(nan)于簡明概括,必須根據具(ju)體(ti)(ti)環境(jing)(jing)具(ju)體(ti)(ti)分析(xi)。例如,大家都熟知的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)Cl-環境(jing)(jing)中(zhong)的(de)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi),不僅與(yu)(yu)溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)Cl-離(li)子濃(nong)度(du)有關(guan),而(er)且還與(yu)(yu)其溶(rong)(rong)液中(zhong)氧(yang)含(han)量(liang)有關(guan)。從圖3-9中(zhong)可以看出,盡管溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)Cl-離(li)子濃(nong)度(du)很高,但氧(yang)含(han)量(liang)較少時或者(zhe)Cl-離(li)子濃(nong)度(du)較低,而(er)氧(yang)含(han)量(liang)較高時,均不會引起應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)堿性水溶(rong)(rong)液中(zhong),特別是(shi)接近沸點的(de)高溫(wen)時,奧(ao)氏體(ti)(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也易發生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)。

2. 應力條件
應力腐蝕裂紋是應力和腐蝕介質共同作用的結果。腐蝕介質往往是不可選擇的,那么對應力腐蝕起主導調控作用的就是應力。應力腐蝕對應力也有選擇性,通常壓應力不會引起應力腐蝕裂紋,只有在拉應力的作用下才會導致應力腐蝕裂紋的產生。對于18-8型不銹鋼,由于它的導熱性差,線脹系數大,就會產生較大的焊接殘余應力。焊接殘余應力是焊接結構件產生應力腐蝕的主要來源。在應力腐蝕介質中,焊縫金屬和近縫區拉應力很容易產生裂紋,而使焊接構件滲漏,直至斷裂。雖說壓應力不會引起應力腐蝕,但是隨著裂紋的擴展,應力也會發生重新分布,最初的壓應力部位也會有裂紋擴展的可能性。彎曲加工、拉拔矯正產生的殘余應力和焊接殘余應力的疊加,更能促使應力腐蝕的加速。在工作狀態下導致應力腐蝕的應力,往往是設計時未考慮到的。從表3-6可見,產生應力腐蝕的應力來自冷熱加工的比例也是驚人的,所以構件的制作加工,應給予足夠的重視。例如,一個焊接容器,其封頭和筒體都要經過下料、沖壓、卷圓和精加工,加工應變使材料的屈服強度上升,所產生的殘余應力也更大。若在這種應力狀態下再經過強行裝配焊接,焊接的殘余應力狀態將變得更為復雜,很可能大大促進應力腐蝕的產生、發展,甚至斷裂。曾用厚為6mm的18-8型不銹鋼焊接試板,在常溫下經過冷卻加工和拉伸后進行施焊,切成數塊焊接試樣浸漬到質量分數為42%的MgCl2沸騰的溶液中進行抗應力腐蝕試驗,在短時間內應力腐蝕裂紋就暴露出來了。這一實例也證實了上述說法。

導(dao)致應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)因(yin)素是多方面的(de)(de)(de)(de),預(yu)防(fang)措施也是多方面的(de)(de)(de)(de)。總而言之(zhi),要(yao)控制載(zai)荷和內應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)拉伸(shen)分(fen)量的(de)(de)(de)(de)總水平(ping),不(bu)可(ke)(ke)超過(guo)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)環境(jing)(jing)中產生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)門(men)檻值。大家知道,一般焊(han)(han)接接頭的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫和近(jin)縫區的(de)(de)(de)(de)殘余拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)可(ke)(ke)達到鋼材屈(qu)服強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)水平(ping),即已遠遠超過(guo)了應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)門(men)檻值。也就是說,不(bu)經(jing)消(xiao)除(chu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)處理(li)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接接頭,一旦處于(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)環境(jing)(jing)中,會(hui)(hui)不(bu)可(ke)(ke)避(bi)免地發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂。通(tong)常在焊(han)(han)接以前(qian)可(ke)(ke)預(yu)制一個變(bian)形并在焊(han)(han)后錘擊焊(han)(han)縫來松弛殘余應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li);或(huo)者(zhe)將(jiang)不(bu)銹鋼焊(han)(han)接構件作(zuo)高于(yu)(yu)820℃熱處理(li)來消(xiao)除(chu)焊(han)(han)接殘余應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)。對(dui)于(yu)(yu)18-8型(xing)不(bu)銹鋼,在它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體相(xiang)變(bian)點溫度(50~100℃)下(xia)進行加工,產生(sheng)冷作(zuo)硬化,使(shi)之(zhi)發生(sheng)相(xiang)變(bian),形成一定數量的(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體組織(zhi)。這時在相(xiang)同附加應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)作(zuo)用下(xia),可(ke)(ke)以發現(xian),它(ta)(ta)比未(wei)發生(sheng)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體相(xiang)變(bian)的(de)(de)(de)(de)18-8型(xing)不(bu)銹鋼具有較好(hao)的(de)(de)(de)(de)抗應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能。但若冷作(zuo)變(bian)形量過(guo)大,則會(hui)(hui)產生(sheng)過(guo)量的(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體組織(zhi),對(dui)耐應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能會(hui)(hui)起相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。
3. 材料條件
一般情況下,特(te)別純(chun)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)不會產生應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕,應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕大多(duo)發生在合(he)金(jin)(jin)(含(han)雜質的(de)(de)(de)工業純(chun)金(jin)(jin)屬(shu)也屬(shu)于(yu)合(he)金(jin)(jin))中(zhong)在晶界上的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)偏析是引起合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)晶間(jian)型開裂(lie)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)(de)重要(yao)因素(su)之(zhi)一。隨著鋼(gang)中(zhong)鎳和(he)碳(tan)含(han)量增加,可以提高奧氏(shi)體型不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)抗應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕能(neng)力(li)。而(er)鋼(gang)中(zhong)鈮、鈦(tai)、鉬、氮等元(yuan)素(su)含(han)量的(de)(de)(de)提高,易引起應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕傾向,微量的(de)(de)(de)磷、砷、銻、鉍更能(neng)促使應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕裂(lie)紋的(de)(de)(de)形成。
在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)型不銹鋼中增加(jia)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量,可使鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)組織在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)組織中阻礙裂紋的(de)發展(zhan),從(cong)而提高其耐應力腐蝕的(de)能力。但鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)體(ti)(ti)積分數不宜超過60%,不然又將(jiang)逐步使性能下降。
綜上所述,引起應力腐蝕裂紋必須具備三個條件:首先金屬材質在該環境中具有應力腐蝕開裂的傾向;其次用這種材質組成的結構接觸或處于選擇性的腐蝕介質之中;最后要有高于一定水平的拉應力。缺少其中任一個條件是不可能發生應(ying)力(li)腐蝕開裂的。

