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什么是應(yīng)力腐蝕及應(yīng)力腐蝕的預(yù)防措施

2022-01-07 15:29:43 作者：流體之聲來源：流體之聲分享至：

簡介

材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，這是應(yīng)力與腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果。如果只有一個方面，應(yīng)力或者介質(zhì)的作用，破壞不會發(fā)生，但當(dāng)二者聯(lián)合作用時，卻能很快發(fā)生開裂。因此，發(fā)生應(yīng)力腐蝕時，應(yīng)力是很低的，介質(zhì)的腐蝕性也是很弱的，也正由于此，應(yīng)力腐蝕經(jīng)常受到忽視，導(dǎo)致“意外”事故不斷發(fā)生，造成巨大危害和損失。

◆分類

1、點腐蝕

是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。

2、晶間腐蝕

晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯合的邊界，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)域。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。

3、縫隙腐蝕

是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)生于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接觸之處形成。

4、全面腐蝕

是用來描述在整個合金表面上以比較均勻的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時，材料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔(dān)心，因為，這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測它。

◆特點

1、造成應(yīng)力腐蝕破壞的是靜應(yīng)力，遠(yuǎn)低于材料的屈服強度，而且一般是拉伸應(yīng)力。

2、應(yīng)力腐蝕造成的破壞，是脆性斷裂，沒有明顯的塑性變形。

3、只有在特定的合金成分與特定的介質(zhì)相組合時才會造成應(yīng)力腐蝕。

4、應(yīng)力腐蝕的裂紋擴展速率—般在10-9~10-6m/s，有點象疲勞，是漸進(jìn)緩慢的，這種亞臨界的擴展?fàn)顩r一直達(dá)到某一臨界尺寸，使剩余下的斷面不能承受外載時，就突然發(fā)生斷裂。

5、應(yīng)力腐蝕的裂紋多起源于表面蝕坑處，而裂紋的傳播途徑常垂直于拉力軸。

6、應(yīng)力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物。

7、應(yīng)力腐蝕的主裂紋擴展時常有分枝。

8、應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是晶間斷裂。

◆措施

1、合理選擇材料

針對零件所受的應(yīng)力和使用條件選用耐應(yīng)力腐蝕的材料，這是一個基本原則。如銅對氨的應(yīng)力腐蝕敏感性很高，因此，接觸氨的零件應(yīng)避免使用銅合金；又如在高濃度氯化物介質(zhì)中，一般可選用不含鎳、銅或僅含微量鎳、銅的低碳高鉻鐵素體不銹鋼，或含硅較高的鉻鎳不銹鋼，也可選用鎳基和鐵一鎳基耐蝕合金。

在壓力管道工程中，下列介質(zhì)組合容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)著力避免：

2、減少或消除零件中的殘余拉應(yīng)力

殘余拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的重要條件。為此，設(shè)計上應(yīng)盡量減小零件上的應(yīng)力集中。從工藝上說，加熱和冷卻要均勻，必要時采用退火工藝以消除內(nèi)應(yīng)力。或者采用噴丸或表面熱處理，使零件表層產(chǎn)生一定的殘余壓應(yīng)力對防止應(yīng)力腐蝕也是有效的。

3、改善介質(zhì)條件

這可從兩個方面考慮：一方面設(shè)法減少或消除促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開裂的有害化學(xué)離子，如通過水凈化處理，降低冷卻水與蒸汽中的氯離子含量對預(yù)防奧氏體不銹鋼的氯脆十分有效；另一方面，也可以在腐蝕介質(zhì)中添加緩蝕劑，如在高溫水中加入300×10-6mol/L的磷酸鹽，可使鉻鎳奧氏體不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕性能大大提高。

4、采用電化學(xué)保護(hù)

由于金屬在介質(zhì)中只有在一定的電極電位范圍內(nèi)才會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，因此采用外加電位的方法，使金屬在介質(zhì)中的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感電位區(qū)域，這也是防止應(yīng)力腐蝕的一種措施，一般采用陰極保護(hù)法。不過，對高強度鋼和其他氫脆敏感的材料，不能采用這種保護(hù)方法。有時采用犧牲陽極法進(jìn)行電化學(xué)保護(hù)也是很有效的。

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