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应力腐蚀

日期:2011年6月27日 12:25

由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用所产生的局部性金属腐蚀。由应力腐蚀导致的裂纹叫应力腐蚀破裂(SCC)。

SCC 的主要特征为:(1)必须有应力,特别是拉伸应力存在;(2)腐蚀介质是特定的,只有某些金属一介质的组合,才发生SCC;(3)裂纹扩展速度约在10-3~10-1 cm/h 范围;(4)存在着对破裂敏感的电位区间;(5)应力腐蚀裂纹常有主干,但易分叉,呈树枝状,其形态有穿晶型、晶间型、混合型之分。SCC 断口一般为脆断型,穿晶时呈河川状,晶间时呈冰糖状。机理 SCC 的发生机理通常认为:在应力作用下使金属发生滑移,破坏钝化膜或腐蚀产物层,裸露金属发生力学一化学反应产生局部腐蚀;与此同时,被破坏的钝化膜可再钝化,如再钝化速度低于(但不能过低)钝化膜破坏速度,则应力和腐蚀协同作用,便发生SCC。

影响因素 影响SCC 的主要因素有:(1)环境因素包括浓度、pH 值、温度等。通常提高有害离子浓度将增加SCC 敏感性。pH 影响表面膜的稳定性,不稳定时易发生SCC。升高温度将加速SCC 的产生。(2)冶金因素包括成分、结构和热处理等,一般化学成分能显著改变合金的抗应力腐蚀破裂性能。应力腐蚀破裂敏感性还与晶粒大小和形状、轧制方向、热处理制度(如回火温度)、析出物成分和分布及相变程度有关。(3)应力因素。通常,SCC 敏感性随拉伸应力的增大而增加,并在等于或大于材料屈服点时最严重。应力腐蚀破裂过程分诱导期和扩展期。诱导期长短取决于合金的性能、腐蚀环境的特征以及应力大小。扩展期主要由裂纹尖端的电化学过程控制。对合金一环境的特定组合而言,常存在着SCC 的临界应力。对高强钢、铝合金、钛合金而言,正在运用断裂力学手段来评价KISCC(KISCC 是在给定环境中不引起裂纹扩展的最大应力强度因子),为工程设计者提供有效实用数据。预防措施 SCC 的防止手段有:(1)尽量降低拉伸应力。在某些应用中可用退火处理来消除残余应力,有时也可采用喷丸处理使表面造成压应力。(2)控制腐蚀环境,如降温、除去有害离子或加缓蚀剂等。(3)选择优良的耐SCC 的合金。(4)改善装置的结构设计,尽量避免死角和缝隙。(5)采用涂料使合金与环境隔离,对不锈钢有时可采用阴极保护等。

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