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、原因(yin)
不銹(xiu)鋼(gang)產生(sheng)應力腐蝕必須同時(shi)滿足三(san)個條(tiao)件(見圖8.18),即(ji)材料因素(敏(min)感的合金),環境因素(特定(ding)的介(jie)質)和(he)力學因素(靜的拉(la)伸應力)等三(san)要素。
①. 敏感(gan)的合金(jin)(材料因素)-系(xi)指具(ju)有(you)一定(ding)化學(xue)成(cheng)分和組織結(jie)構的不銹鋼,在一些介質中(zhong)對應(ying)力腐蝕(shi)敏感(gan)。但并不是任何(he)一種不銹鋼、在任何(he)條(tiao)件下均產生應(ying)力腐蝕(shi)斷裂。
②. 特(te)定的(de)(de)介質(zhi)(環境因素)-對某一(yi)敏(min)感(gan)合金而言(yan),必(bi)須有(you)(you)一(yi)種或一(yi)些特(te)定的(de)(de)腐蝕(shi)介質(zhi)與(yu)它相匹配,才能產生應力腐蝕(shi)。目前,既(ji)沒有(you)(you)對任(ren)何介質(zhi)都敏(min)感(gan)的(de)(de)不銹鋼(gang),也沒有(you)(you)能引(yin)起(qi)任(ren)何不銹鋼(gang)均產生應力腐蝕(shi)斷裂的(de)(de)介質(zhi)。對于18-8型鉻鎳奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)而言(yan),能引(yin)起(qi)應力腐蝕(shi)的(de)(de)常見特(te)定介質(zhi)有(you)(you)氯(lv)化物、氫氧化物和連多硫酸(suan) 等。
③. 靜的拉伸(shen)應力(力學因(yin)素)-如(ru)果(guo)不存在靜的拉伸(shen)應力,即(ji)使有敏感的合金與(yu)特定的介質(zhi)的配合,應力腐蝕同(tong)樣不會發生。
三個(ge)條(tiao)件共同作用導致(zhi)不(bu)銹(xiu)鋼產生應力腐蝕斷(duan)裂(lie),國內外(wai)這方面的(de)重(zhong)大事故很多,此處無(wu)法一(yi)(yi)一(yi)(yi)列(lie)舉。
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. 降低介(jie)質溫度和水(shui)介(jie)質中的(de)Cl-濃度,防止Cl-蒸發濃縮和在不(bu)(bu)銹鋼(gang)管表面富(fu)集的(de)條(tiao)件;鉻鎳(nie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)制鍋爐和容器(qi)等需進(jin)行(xing)水(shui)壓試(shi)驗的(de)設(she)備,建(jian)議用去離子(zi)水(shui),不(bu)(bu)銹鋼(gang)管制設(she)備和構件在放置(zhi)或運輸過程(cheng)中,特別是在海洋性大氣和高Cl-濃度的(de)濕態環境中,要(yao)妥(tuo)善加以(yi)防護。
③. 選擇耐(nai)應力腐蝕(shi)材料,在含Cl-的大氣和水介質中,為了耐(nai)應力腐蝕(shi),在實際應用中,各種現代(dai)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)管和各種現代(dai)雙相不銹鋼(gang)管均可(ke)優先選用。
表8.2 采(cai)用Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼加工或焊后消除應(ying)力熱處(chu)理(li)方(fang)法的參考規范
注:A-完全退火,1065~1120℃緩(huan)(huan)冷(leng)(leng);B-退火,850~1120℃緩(huan)(huan)冷(leng)(leng);C-固溶(rong)處(chu)理,1065~1120℃水冷(leng)(leng)或急冷(leng)(leng);D-消除應(ying)力熱(re)(re)(re)處(chu)理,850~900℃空冷(leng)(leng)或急冷(leng)(leng);E-穩(wen)定化處(chu)理,850~900℃空冷(leng)(leng);F-尺寸(cun)穩(wen)定熱(re)(re)(re)處(chu)理,500~600℃緩(huan)(huan)冷(leng)(leng)。(a)建議(yi)選用最(zui)適于進(jin)行(xing)(xing)焊后(hou)或加(jia)工后(hou)熱(re)(re)(re)處(chu)理的(de)(de)含(han)Ti、Nb的(de)(de)鋼種或超低(di)C不銹(xiu)鋼;(b)多數部件不必(bi)進(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)(re)處(chu)理,但在(zai)加(jia)工過程(cheng)中,不銹(xiu)鋼受敏(min)化的(de)(de)條件下,必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)(re)處(chu)理時,才進(jin)行(xing)(xing)此種處(chu)理;(c)在(zai)加(jia)工完后(hou),在(zai)進(jin)行(xing)(xing)C規范處(chu)理的(de)(de)前提(ti)下,也(ye)能夠用A、B或D規范進(jin)行(xing)(xing)處(chu)理。