一、現象
在應力與介質共同作用下而引起的一種局部斷裂,常見的穿晶型應力腐蝕示意圖見圖8.16。實際遇到的不銹鋼管(guan)使用過程中出現的穿晶應力腐蝕宏觀和微觀形貌見圖8.17。應力為不銹鋼管本身的殘余應力,實測為100~150MPa,介質為含有Cl-的水。
二(er)、原因
不銹(xiu)鋼產生應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕必(bi)須同時滿足(zu)三個條件(見圖(tu)8.18),即材料因素(敏(min)感(gan)的合金),環境(jing)因素(特定的介質)和力(li)(li)學因素(靜的拉(la)伸(shen)應(ying)力(li)(li))等三要(yao)素。
①. 敏感(gan)的合(he)金(材(cai)料(liao)因素)-系(xi)指具有一(yi)(yi)定化學成(cheng)分(fen)和(he)組(zu)織結(jie)構的不銹鋼,在一(yi)(yi)些介質(zhi)中對應力(li)腐蝕敏感(gan)。但并不是任(ren)何一(yi)(yi)種不銹鋼、在任(ren)何條件下均產生(sheng)應力(li)腐蝕斷裂。
②. 特(te)定(ding)的(de)介(jie)(jie)質(zhi)(環境因素)-對某一(yi)敏(min)(min)感合金而(er)言(yan)(yan),必(bi)須有(you)(you)一(yi)種(zhong)或一(yi)些特(te)定(ding)的(de)腐蝕(shi)(shi)介(jie)(jie)質(zhi)與它相匹配(pei),才能產生(sheng)應力腐蝕(shi)(shi)。目前(qian),既沒有(you)(you)對任何介(jie)(jie)質(zhi)都敏(min)(min)感的(de)不銹(xiu)鋼(gang),也沒有(you)(you)能引(yin)起(qi)任何不銹(xiu)鋼(gang)均(jun)產生(sheng)應力腐蝕(shi)(shi)斷裂(lie)的(de)介(jie)(jie)質(zhi)。對于18-8型鉻鎳(nie)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)而(er)言(yan)(yan),能引(yin)起(qi)應力腐蝕(shi)(shi)的(de)常(chang)見特(te)定(ding)介(jie)(jie)質(zhi)有(you)(you)氯(lv)化物、氫氧化物和連多硫酸 等。
③. 靜的(de)(de)拉伸應(ying)力(li)(力(li)學因素)-如(ru)果不(bu)(bu)存在靜的(de)(de)拉伸應(ying)力(li),即使有(you)敏感的(de)(de)合(he)金與特(te)定的(de)(de)介質的(de)(de)配合(he),應(ying)力(li)腐蝕同(tong)樣不(bu)(bu)會發生。
三個條件共同作用導致不(bu)銹鋼(gang)產生應力腐蝕斷裂(lie),國內(nei)外(wai)這方面的重大(da)事故很多,此處無法一(yi)一(yi)列(lie)舉。
三、防止(zhi)措(cuo)施
設法去除應力腐蝕三個必要條件中的一個因素,便可防止不銹鋼應(ying)力腐蝕(shi)的出現。
①. 在不銹鋼管的生產、設備加工和使用過程中,降低和消除不銹鋼管的殘余應力或造成壓應力。例如,采用在不銹鋼管表面進行噴丸處理可取得明顯效果(見圖8.19)。但此種處理不適用于易產生點腐蝕的條件。因為穿過壓應力層的點蝕底部則處于高拉應力區,反而會使應力腐蝕過程加速。
②. 降低(di)介質溫度和(he)(he)水介質中的Cl-濃度,防(fang)止Cl-蒸(zheng)發濃縮和(he)(he)在不(bu)(bu)銹鋼管(guan)表面富集的條件(jian);鉻鎳不(bu)(bu)銹鋼制(zhi)(zhi)鍋爐和(he)(he)容器等需進行水壓試驗的設備,建議(yi)用去離子水,不(bu)(bu)銹鋼管(guan)制(zhi)(zhi)設備和(he)(he)構件(jian)在放置或運輸過程中,特別(bie)是在海洋性大氣和(he)(he)高Cl-濃度的濕態環境中,要妥善加以(yi)防(fang)護(hu)。
③. 選擇耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)材(cai)料(liao),在含Cl-的大氣(qi)和(he)水介質(zhi)中,為了(le)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi),在實(shi)際應(ying)用中,各(ge)種現(xian)代(dai)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)管和(he)各(ge)種現(xian)代(dai)雙相不(bu)銹鋼(gang)管均可優先選用。
表8.2 采(cai)用Cr-Ni奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)加工或(huo)焊后(hou)消除應力熱處理方法的參考規范
注:A-完全退火,1065~1120℃緩冷(leng)(leng);B-退火,850~1120℃緩冷(leng)(leng);C-固溶處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),1065~1120℃水冷(leng)(leng)或急冷(leng)(leng);D-消除(chu)應(ying)力熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),850~900℃空冷(leng)(leng)或急冷(leng)(leng);E-穩(wen)定化處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),850~900℃空冷(leng)(leng);F-尺寸穩(wen)定熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),500~600℃緩冷(leng)(leng)。(a)建議(yi)選(xuan)用(yong)最(zui)適于進(jin)行焊后或加工后熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)含(han)Ti、Nb的(de)(de)鋼種(zhong)或超(chao)低C不銹鋼;(b)多數部件(jian)不必(bi)進(jin)行熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),但在(zai)(zai)加工過程中,不銹鋼受(shou)敏(min)化的(de)(de)條件(jian)下(xia),必(bi)須進(jin)行熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)時,才進(jin)行此種(zhong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li);(c)在(zai)(zai)加工完后,在(zai)(zai)進(jin)行C規(gui)范(fan)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)前提下(xia),也(ye)能夠用(yong)A、B或D規(gui)范(fan)進(jin)行處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)。