一、現(xian)象(xiang)
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、原因
不銹鋼(gang)產生應力腐蝕必須(xu)同時(shi)滿足(zu)三個條件(見圖(tu)8.18),即材(cai)料因(yin)素(su)(敏感的合(he)金),環境因(yin)素(su)(特定的介質)和力學因(yin)素(su)(靜的拉伸應力)等(deng)三要素(su)。
①. 敏(min)感(gan)的(de)合金(材料因素)-系(xi)指具有一(yi)定化學(xue)成分(fen)和組織結構的(de)不(bu)銹鋼(gang),在一(yi)些介質中對應(ying)力腐蝕敏(min)感(gan)。但并不(bu)是任(ren)何(he)一(yi)種不(bu)銹鋼(gang)、在任(ren)何(he)條件下均(jun)產生應(ying)力腐蝕斷裂。
②. 特(te)定(ding)的(de)介(jie)(jie)質(zhi)(環境因素)-對(dui)某一敏感合金而言,必須有一種(zhong)或一些特(te)定(ding)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)(jie)質(zhi)與它相(xiang)匹配,才(cai)能(neng)產生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)。目前(qian),既(ji)沒有對(dui)任何介(jie)(jie)質(zhi)都敏感的(de)不(bu)銹鋼,也沒有能(neng)引起(qi)任何不(bu)銹鋼均產生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂的(de)介(jie)(jie)質(zhi)。對(dui)于18-8型鉻(ge)鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鋼而言,能(neng)引起(qi)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)常見特(te)定(ding)介(jie)(jie)質(zhi)有氯化物、氫(qing)氧化物和連多(duo)硫(liu)酸 等(deng)。
③. 靜的拉伸應(ying)力(力學因(yin)素)-如果(guo)不存在(zai)靜的拉伸應(ying)力,即使(shi)有敏感(gan)的合金與特定的介質的配合,應(ying)力腐(fu)蝕同樣不會(hui)發生。
三(san)個(ge)條件共同作用導致(zhi)不(bu)銹(xiu)鋼產生應力腐蝕(shi)斷裂,國內外這方面的重大事(shi)故很多,此(ci)處無(wu)法一一列舉(ju)。
三、防止措施
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(jie)質(zhi)溫(wen)度(du)和(he)(he)水介(jie)質(zhi)中的(de)Cl-濃度(du),防止Cl-蒸發濃縮和(he)(he)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)表面富集的(de)條件;鉻鎳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)鍋爐和(he)(he)容器等需進行水壓試驗的(de)設備(bei),建(jian)議用(yong)去離(li)子(zi)水,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)制(zhi)設備(bei)和(he)(he)構件在(zai)放置或(huo)運輸過程中,特別(bie)是在(zai)海洋性(xing)大氣和(he)(he)高Cl-濃度(du)的(de)濕(shi)態環境中,要妥(tuo)善加以防護(hu)。
③. 選擇耐(nai)應力(li)(li)腐蝕材料,在含Cl-的(de)大(da)氣和(he)水介(jie)質中(zhong),為了耐(nai)應力(li)(li)腐蝕,在實際應用(yong)中(zhong),各種(zhong)現代(dai)鐵素體不銹(xiu)鋼管和(he)各種(zhong)現代(dai)雙相不銹(xiu)鋼管均可優(you)先選用(yong)。
表8.2 采用Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼加工或焊后消除應力熱處理方法的參考規范(fan)
注:A-完全退火(huo),1065~1120℃緩冷(leng);B-退火(huo),850~1120℃緩冷(leng);C-固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),1065~1120℃水(shui)冷(leng)或(huo)急(ji)冷(leng);D-消除(chu)應力熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),850~900℃空冷(leng)或(huo)急(ji)冷(leng);E-穩定(ding)化處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),850~900℃空冷(leng);F-尺(chi)寸(cun)穩定(ding)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),500~600℃緩冷(leng)。(a)建議選用(yong)最適于進行焊后或(huo)加(jia)(jia)工后熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)含Ti、Nb的(de)鋼種或(huo)超低(di)C不(bu)銹鋼;(b)多(duo)數部件(jian)不(bu)必(bi)進行熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),但(dan)在加(jia)(jia)工過程中(zhong),不(bu)銹鋼受敏化的(de)條件(jian)下(xia),必(bi)須進行熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)時,才進行此(ci)種處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li);(c)在加(jia)(jia)工完后,在進行C規(gui)(gui)范處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),也能夠用(yong)A、B或(huo)D規(gui)(gui)范進行處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)。