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应力腐蚀都有哪些类型?

发布日期:2022-07-26 10:23  作者:admin  来源:未知 浏览量:
应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)是指受拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中,由于腐蚀介质和应力的协同作用而产生滞后开裂或滞后断裂的现象。材料由环境因素和力学

1、应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)是指受拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中,由于腐蚀介质和应力的协同作用而产生滞后开裂或滞后断裂的现象。材料由环境因素和力学因素共同引起的断裂,也称之为环境断裂。通常,在某种特定的腐蚀介质中,材料在不受应力时腐蚀速度很小,而受到一定的拉伸应力(可远低于材料的屈服强度)下,经过一段时间后,即使是延展性很好的金属也会发生低应力脆性断裂。常见的SCC有:锅炉钢在热碱溶液中的“碱脆”、低碳钢在硝酸盐中的“硝脆”、奥氏体不锈钢在氯化物溶液中的“氯脆”和铜合金在氨水溶液中的“氨脆”等。

一般认为发生SCC需要同时具备三个条件,即:敏感材料、特定介质和拉伸应力。具体来说:

(1)材料本身对SCC具有敏感性。几乎所有的金属或合金在特定的介质中都有一定的SCC敏感性,合金和含有杂质的金属比纯金属更容易产生SCC。

(2)存在能引起该金属发生SCC的介质。对每种材料,并不是任何介质都能引起SCC,只有某些特定的介质才产生SCC。如下表:

材  料

介  质

低碳钢

NaOH溶液、硝酸盐溶液、含H2S和HCl溶液、CO-CO2-H2O、碳酸盐、磷酸盐

高强钢

各种水介质、含痕量水的有机溶剂、HCN溶液

奥氏体不锈钢

氯化物水溶液、高温高压含氧高纯水、连多硫酸、碱溶液

铝和铝合金

湿空气、海水、含卤素离子的水溶液、有机溶剂、熔融NaCl

铜和铜合金

含NH4+的溶液、氨蒸气、汞盐溶液、SO2大气、水蒸气

钛和钛合金

发烟硝酸、甲醇(蒸气)、高温NaCl溶液、HCl、H2SO4、湿Cl2、N2O4(含O2,不含NO,24~74℃)

镁和镁合金

湿空气、高纯水、氟化物、KCl+K2CrO4溶液

镍和镍合金

熔融氢氧化物、热浓氢氧化物溶液、HF蒸气和溶液

锆合金

含氯离子水溶液、有机溶剂

(3)发生SCC必须有一定的拉伸应力的作用。这种拉伸应力可以是工作状态下材料承受外加载荷造成的工作应力;也可以是在生产、制造、加工和安装过程中形成的热应力、形变应力等残余应力;或表面腐蚀产物膜(钝化膜或脱合金疏松层)引起的附加应力,裂纹内腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也会产生拉应力。

应力腐蚀试验

2、腐蚀疲劳

疲劳腐蚀是指金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质共同作用下,所产生的脆性断裂的腐蚀形态。在腐蚀介质和交变应力的共同作用下,金属的疲劳极限大大降低,因而会过早地破裂。这种破坏要比单纯交变应力造成的破坏(即疲劳)或单纯腐蚀造成的破坏严重得多,而且有时腐蚀环境不需要有明显的侵蚀性。

产生腐蚀疲劳的金属材料中有碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金和其他非铁合金等。腐蚀疲劳一般按腐蚀介质进行分类,有气相腐蚀疲劳(化学腐蚀)和液相腐蚀疲劳(电化学腐蚀);按试验控制的参数,又分为应变腐蚀疲劳和应力腐蚀疲劳。

腐蚀疲劳的特点如下:

(1)腐蚀疲劳不存在疲劳极限。一般以预指的循环周次下不发生断裂的最大应力作为腐蚀疲劳强度,用以评价材料的腐蚀疲劳性能。

(2)与应力腐蚀相比,腐蚀疲劳没有这种选择性,几乎所有的金属在任何腐蚀介质中都会产生腐蚀疲劳,发生腐蚀疲劳不需要材料-环境的特殊组合。金属在腐蚀介质中可以处于钝态,也可以处于活化态。

(3)金属的腐蚀疲劳强度与其耐蚀性有关。耐蚀材料的腐蚀疲劳强度随抗拉强度的提高而提高,耐蚀性差的材料腐蚀疲劳强度与抗拉强度无关。

(4)腐蚀疲劳裂纹多起源于表面腐蚀坑或缺陷,裂纹源数量较多。腐蚀疲劳裂纹主要是穿晶的,有时也可能出现沿晶的或混合的,只有主干,没有分支。

(5)腐蚀疲劳断裂是脆性断裂,没有明显的宏观塑性变形。断口有腐蚀的特征,如腐蚀坑、腐蚀产物、二次裂纹等,又有疲劳特征,如疲劳辉纹。

3、氢致开裂

一般情况下,进入材料的氢是极其有害的,使材料产生氢损伤。它包括两类:一类是和外载荷无关的氢压裂纹(如钢中白点,焊接冷裂纹、H2S中浸泡裂纹等);另一类是外载荷下氢通过扩散、富集而引起的滞后开裂或滞后断裂。氢损伤也称为氢脆,包括氢压引起的微裂纹、高温高压氢腐蚀、氢化物相或氢致马氏体相变、氢致塑性损失等。严格来说,氢脆主要涉及金属韧性的降低,而氢损伤除涉及韧性降低和开裂外,还包括金属材料其他物理性能或化学性能的下降,因此含义更为广泛。有时氢脆、氢损伤和氢致开裂三个名词并不仔细区分,而是混淆使用。

主要分为三类:

(1)氢诱导开裂(HIC),也称氢致开裂。没有外加应力作用下由氢导致的开裂。

(2)硫化物应力开裂(SSC)。是氢和外加应力共同作用导致的开裂。

(3)应力导向氢致开裂(SOHIC)。可被看作是HIC和SSC共同作用结果。

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