不锈钢的腐蚀破坏与防蚀技术：（五） 腐蚀疲劳

1 基本概念材料在重复的交变应力(也称周期应力或循环应力)和腐蚀介质的联合作用下所发生的早期腐蚀开裂现象,称为腐蚀疲劳.在腐蚀介质中发生的腐蚀疲劳比在单纯空气中发生的机械疲劳要严重得多.通常,采用损伤比来表示腐蚀对疲劳强度的影响,即损伤比=材料的腐蚀疲劳强度/材料在空气中的疲劳强度不同的材料或同一种材料在不同的腐蚀介质中,其损伤比是不同的,对不锈钢而言,在以盐水为腐蚀介质的环境中,其损伤比约为0.5.腐蚀疲劳的S-N曲线与一般机械疲劳的S-N曲线有所不同,腐蚀疲劳曲线的位置较低,尤其是在低应力、高循环次数下,曲线的位置更低.而且,在腐     

不锈钢应力腐蚀开裂综述

应力腐蚀开裂一直以来是不锈钢领域的重要研究课题,也是许多行业亟需解决的工程问题。应力腐蚀开裂是材料、环境和应力三者相互作用的结果,由于其复杂性,目前人们对不锈钢发生应力腐蚀开裂的机理尚存在许多不同的见解,但是经过近一个世纪的研究,从材料选择、环境控制等方面入手,预防不锈钢发生应力腐蚀是能够达到的。综述了应力腐蚀开裂的特征、机理和三个影响因素(应力、材料和环境)。对应力腐蚀的阳极溶解机理和氢致开裂机理进行了概述,阐述并探讨了不锈钢应力腐蚀开裂的滑移溶解机理、氧化膜开裂机理以及氢致开裂机理。归纳了组织结构对不锈钢应力腐蚀的影响,分析了材料成分如(Ni、Mo和N)的添加与应力腐蚀敏感性的关系,总结了环境因素在应力腐蚀中的作用,对特定介质中不锈钢的应力腐蚀规律进行了归纳,并探讨了温度变化对不锈钢应力腐蚀的影响。介绍了近年来关于控制不锈钢应力腐蚀开裂方法的研究进展,如晶界工程、细化晶粒以及涂层等。最后展望了不锈钢应力腐蚀开裂未来的研究方向。     

双相不锈钢应力腐蚀行为及防护技术研究进展

双相不锈钢含有铁素体+奥氏体两相组织,具有良好的机械和腐蚀性能,尤其以出色的抗应力腐蚀开裂性能而著称。但双相不锈钢在特定的环境和拉应力共同作用下,会出现应力腐蚀开裂现象,由于应力腐蚀开裂通常难以被发现,从而导致灾难性的事故。在此基础上,从材质的成分和金相组织,温度、pH、氯离子和氧气浓度等工况环境,冷变形和残余应力等方面总结了影响双相不锈钢应力腐蚀开裂的因素。结合双相不锈钢的使用环境和应力特点,阐述了双相不锈钢的应力腐蚀开裂机理,包括电化学阳极溶解理论、氢脆机制、膜破裂理论、化学脆化一机械破裂两阶段理论、应力吸附破裂理论。依据应力腐蚀开裂机理,结合影响因素,通过合理添加合金元素开发出新的双相不锈钢、双相不锈钢等离子碳氮共渗或表面涂层、热处理工艺等方法,有效地降低双相不锈钢应力腐蚀开裂的敏感性。最后,从双相不锈钢应力腐蚀开裂机理和防护技术两方面展望了双相不锈钢应力腐蚀开裂未来的研究方向,从本质上减少应力腐蚀开裂事故的发生,保障生产的“安稳长满优”。     

不锈钢的腐蚀破环与防蚀技术——(四)应力腐蚀破裂

4 应力腐蚀开裂机理由于导致不锈钢材料发生应力腐蚀开裂的因素非常复杂,故解释不锈钢应力腐蚀开裂的理论很多,可谓众说纷云.但不管怎样,不锈钢的应力腐蚀开裂必然首先要发生选择性腐蚀,应力的主要作用在于对钝化膜的破坏及其再钝化的抑制,从而促进局部腐蚀.归纳起来,应力腐蚀开裂的机理可以分为三类:溶解机理;机械机理;混合机理.具体内容列于表2.     

1Cr13不锈钢的应力腐蚀开裂和应力腐蚀的缓蚀剂

研究了在酸性氯毁子溶液中抑制1Cr13不锈钢应力腐蚀开裂的缓蚀剂,研究表明这种不锈钢的应力腐蚀开裂受氢脆机理所控制,抑制应力腐蚀开裂的缓蚀剂均抑制了阴极过程,这是与奥氏体不锈钢的结果不同的,对于奥氏体不锈钢抑制应力腐蚀开裂的缓蚀剂均抑制了阳极过程     

氯化物溶液中敏化304不锈钢应力腐蚀开裂的临界电位

研究了氯化物浓度、溶液温度、应力及敏化程度对敏化304不锈钢在NaCI水溶液中晶间型应力腐蚀开裂的影响。结果表明，材料的敏化程度、NaCI浓度、溶液温度和应力对敏化304不锈钢的ER.SCC有显著的影响，敏化304不锈钢的DR．SCC低于ER．CREV，应力腐蚀开裂发生在正于ER．SCC的电位范围，而电位低于该值则免于发生应力腐蚀开裂，由此得知，ER．SCC可适用于评价敏化不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。     

不锈钢的腐蚀分析

分析了不锈钢应力腐蚀开裂(SCC),点腐蚀、晶间腐蚀,腐蚀疲劳,缝隙腐蚀,以及不锈钢的腐蚀机理。     

不锈钢气相管焊接热影响区应力腐蚀开裂研究

针对一起SUS304L不锈钢化工气相管焊接热影响区(HAZ)应力腐蚀开裂(SCC)的失效综合分析，发现该不锈钢SCC为穿晶应力腐蚀开裂而不是常见的不锈钢HAZ的晶间应力腐蚀，认为SUS304L不锈钢在此服役环境中对SCC无法免疫。根据材料发生SCC失效微观特征与使用环境的关系，给出了选材和焊接加工的建议。     

316Ti在超临界水环境中的应力腐蚀和均匀腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究了奥氏体不锈钢316Ti在550℃/25 MPa、600℃/25 MPa和650℃/25MPa超临界水(SCW)中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,及其在超临界650℃/25 MPa、次临界290℃/15.2MPa水环境中的均匀腐蚀性能;同时研究了其在空气中不同温度条件下的机械强度。结果表明,随着温度的升高,316Ti的机械强度和延伸率逐渐下降;试验后断面SEM表明,316Ti在550℃和600℃时具有应力腐蚀开裂的倾向,在650℃时没有应力腐蚀开裂倾向,但在三种温度下试样标距段均未发现裂纹。参照其在空气中不同温度下的机械强度数据,可知其屈服强度和抗拉强度基本上随温度的升高而降低。316Ti在超临界水环境中的腐蚀试验表明,其腐蚀呈现出增重特征,并且满足幂函数生长规律;而其在次临界条件下的腐蚀却呈现出减重的特征。     

双相不锈钢在应力腐蚀开裂过程中的选择性腐蚀

铁素体－奥氏体双相不锈钢在Ｈ２Ｓ－Ｃｌ－Ｈ２Ｏ系统呵发生应力腐蚀开裂行为,为研究其开裂原因,用金相显微镜、电子探针、扫描电子显微镜等手段断裂试样进行分析。结果表明：在应力腐蚀开理解的过程中存在奥氏体相或铁素体相的选择性腐蚀;改变系统的ＰＨ值和Ｃｌ含量可使由铁素体和奥氏体构成的微电池的极性发生转变。     

喷丸处理对304不锈钢焊接接头氯化钠应力腐蚀开裂的影响

对304不锈钢氩弧焊焊接接头表面作了喷丸处理,并在金相显微镜与扫描电镜下对处理后材料表面的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理后试样的残余应力分布,并进行了NaC1水溶液应力腐蚀试验.结果表明,304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,喷丸处理能够很好地提高焊接构件抗应力腐蚀开裂能力;应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,各区的应力腐蚀裂纹属于穿晶型裂纹.     

超级13Cr不锈钢腐蚀行为研究进展

综述了超级13Cr不锈钢的腐蚀行为,分析了酸化液、温度、CO2分压、Cl-浓度、流速、乙酸和H2S分压等因素对超级13Cr不锈钢腐蚀行为的影响,同时对其腐蚀产物膜特征、耐点蚀性能、应力腐蚀开裂等方面进行了综述。     

304不锈钢焊管应力腐蚀开裂原因

某公司不锈钢焊管使用过程中出现大面积开裂泄露。采用宏观检验、化学成分分析、金相检验、SEM、EDS能谱分析等方法,对该管道的开裂泄露进行失效分析。结果表明,该焊管的开裂主要为氯离子应力腐蚀开裂。焊管成型后未热处理造成的残余应力、管外面橡塑保温材料释放出的氯离子共同造成了该不锈钢焊管的应力腐蚀开裂。     

奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂研究进展

奥氏体不锈钢广泛地用作石化、煤化工、电力、造纸、化学等行业主要设备和管道的材料,在煤化工、石油化工等复杂和恶劣的服役环境下,不锈钢材料的设备和管道出现腐蚀失效的问题仍屡见不鲜,尤其是应力腐蚀开裂失效最为突出。本文从氯离子含量、温度、pH值、氧气、有害介质等方面论述了奥氏体不锈钢氯化物应力腐蚀开裂的主要影响因素,探讨了奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的安全评定和现场检测的方法,并从工程实践方面提出了减缓奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的具体措施。     

2507双相不锈钢钾盐蒸发罐腐蚀的原因分析

以某院设计的两个项目中的蒸发罐实际使用情况为切入点,从2507双相不锈钢设备的使用环境和制作工艺两方面分析了钾盐蒸发罐发生腐蚀开裂现象的原因,进而讨论了如何在设计、制造及使用过程中避免双相不锈钢设备发生腐蚀。结果表明:双相不锈钢蒸发罐的使用环境和制造工艺均对其耐蚀性有很大的影响,尤其是当有焊接瑕疵和组装残余应力造成的应力集中,或在强酸、高温、高Cl~-含量介质溶液的环境中运行时,设备极易发生应力腐蚀裂纹。     

321不锈钢在蒸馏装置常压塔顶腐蚀行为分析

考察了蒸馏装置常压塔顶321不锈钢的腐蚀情况,通过对挂片进行断口分析、金相分析及电子探针微区分析,得出321不锈钢在常压塔的腐蚀破坏原因为应力腐蚀开裂,开裂类型为穿晶和沿晶的混合型开裂。     

321不锈钢大蒸馏装置常压塔顶腐蚀行为分析

考察了蒸馏装置常压塔顶３２１不锈钢的腐蚀情况,通过对挂片进行断口分析,金相分析及电子探针微区分析,得出３２１不锈钢在常压塔的腐蚀破坏原因为应力腐蚀开裂,开裂类型为穿晶和沿晶的混合型开裂。     

压水堆主回路高温水中奥氏体不锈钢加工表面的腐蚀与应力腐蚀裂纹萌生：研究进展及展望

奥氏体不锈钢是制造压水堆主回路部件的重要结构材料。奥氏体不锈钢在压水堆核电站中的服役整体表现优异，但服役过程中仍然发生过应力腐蚀开裂事故。发生冷变形是奥氏体不锈钢部件出现应力腐蚀开裂事故的主要原因，而切削加工及加工表面的后处理是在部件表面引入冷变形的主要工艺过程。本文基于过去20年本领域国内外相关研究结果，综述了切削加工等工艺在奥氏体不锈钢表面引入的塑性变形区的显微组织与残余应力特征，以及表面变形对奥氏体不锈钢在压水堆主回路高温水环境中的腐蚀及应力腐蚀裂纹萌生行为影响的研究进展。基于这些研究，指出了不锈钢应力腐蚀裂纹萌生研究中存在的问题、可能的解决办法，并对其他亟待开展的研究做了展望。     

SUS304不锈钢膨胀节腐蚀失效分析

分析了杭州市热力管道膨胀节腐蚀失效的原因。SUS304不锈钢波纹管在制作过程中的塑性变形造成的残余应力使得表面出现滑移台阶，导致钝化膜破裂。CEBF耐腐蚀涂层在高温下起泡破损失去保护作用，该不锈钢膨胀节在电化学腐蚀和残余应力双重作用下腐蚀泄漏。为解决SUS304不锈钢波纹管应力腐蚀开裂问题提出了一些可行建议。     

应用神经网络技术预测应力腐蚀开裂

利用已有的应力腐蚀开裂数据训练人工神经网络，对奥氏体不锈钢在含有氯离子和氧的溶液中的应力腐蚀开裂敏感性进行了预测。所用的网络结构为三层结构，氯离子和氧含量作为网络输入，腐蚀开裂敏感性作为输出。学习算法为反向传播算法，以预测精度作为标准，训练得到网络的优化结构为2-6-1。结果表明，该劂络对应力腐蚀的预测比较准确，用神经网络技术预测应力腐蚀开裂敏感性是可行的。