材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力(包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應(yīng)力,以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等)下,所出現(xiàn)的低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象,稱為應(yīng)力腐蝕開裂。
應(yīng)力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑,產(chǎn)生細長的裂縫,且裂縫擴展很快,能在短時間內(nèi)發(fā)生嚴重的破壞。應(yīng)力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高,可達50%.
應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生有兩個基本條件:一是材料對介質(zhì)具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性;二是存在足夠高的拉應(yīng)力。導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力可以來自工作應(yīng)力,也可以來自制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。據(jù)統(tǒng)計,在應(yīng)力腐蝕開裂事故中,由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上,而由工作應(yīng)力引起的則不足20%.
|應(yīng)力腐蝕過程一般可分為三個階段。第一階段為孕育期,在這一階段內(nèi),因腐蝕過程局部化和拉應(yīng)力作用的結(jié)果,使裂紋生核;第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時期,當(dāng)裂紋生核后,在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應(yīng)力的共同作用下,裂紋擴展;第三階段中,由于拉應(yīng)力的局部集中,裂紋急劇生長導(dǎo)致零件的破壞。
在發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時,并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕,甚至腐蝕產(chǎn)物極少,有時肉眼也難以發(fā)現(xiàn),因此,應(yīng)力腐蝕是一種非常危險的破壞。
一般來說,介質(zhì)中氯化物濃度的增加,會縮短應(yīng)力腐蝕開裂所需的時間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50℃~300℃之間。
防止應(yīng)力腐蝕應(yīng)從減少腐蝕和消除拉應(yīng)力兩方面來采取措施。主要是:一要盡量避免使用對應(yīng)力腐蝕敏感的材料;二在設(shè)計設(shè)備結(jié)構(gòu)時要力求合理,盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì);三在加工制造設(shè)備時,要注意消除殘余應(yīng)力。
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