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(yin)
不銹鋼產生應力(li)腐(fu)蝕必須同時滿足三個條件(見圖8.18),即材料因素(su)(敏感的合金),環境因素(su)(特定的介質)和力(li)學(xue)因素(su)(靜的拉伸(shen)應力(li))等三要(yao)素(su)。
①. 敏(min)感(gan)的合金(材料因素)-系指(zhi)具有一定化學成(cheng)分和組織結構的不銹鋼,在一些介質中對(dui)應力腐蝕(shi)敏(min)感(gan)。但并(bing)不是任(ren)何一種不銹鋼、在任(ren)何條件下均產生應力腐蝕(shi)斷裂。
②. 特定(ding)的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)(環境(jing)因(yin)素)-對某一敏感(gan)合金而言,必(bi)須有(you)(you)一種或一些(xie)特定(ding)的(de)(de)腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)(zhi)與它相(xiang)匹配,才能產生(sheng)應力腐(fu)蝕。目前,既沒有(you)(you)對任何(he)介(jie)質(zhi)(zhi)都敏感(gan)的(de)(de)不銹鋼,也沒有(you)(you)能引起(qi)任何(he)不銹鋼均產生(sheng)應力腐(fu)蝕斷(duan)裂的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)。對于(yu)18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼而言,能引起(qi)應力腐(fu)蝕的(de)(de)常(chang)見(jian)特定(ding)介(jie)質(zhi)(zhi)有(you)(you)氯化(hua)物(wu)、氫(qing)氧(yang)化(hua)物(wu)和(he)連多硫(liu)酸 等。
③. 靜的(de)拉伸(shen)應力(力學因(yin)素)-如果(guo)不存在靜的(de)拉伸(shen)應力,即(ji)使有敏感的(de)合金與特(te)定的(de)介(jie)質的(de)配合,應力腐(fu)蝕同樣不會(hui)發生(sheng)。
三個(ge)條件共同作(zuo)用導致不銹鋼產生應力腐(fu)蝕(shi)斷裂,國(guo)內外這(zhe)方(fang)面的(de)重大事故很多(duo),此處無(wu)法(fa)一(yi)一(yi)列(lie)舉。
三、防止措(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(xiu)鋼應力腐蝕的出現。
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. 降低介質溫度和(he)(he)水(shui)介質中的(de)Cl-濃度,防止Cl-蒸(zheng)發(fa)濃縮和(he)(he)在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)管表(biao)面(mian)富集的(de)條(tiao)件;鉻鎳不銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)鍋(guo)爐和(he)(he)容器等需進行(xing)水(shui)壓(ya)試驗的(de)設備(bei),建議用(yong)去離子水(shui),不銹(xiu)鋼(gang)管制(zhi)設備(bei)和(he)(he)構件在(zai)放(fang)置或運輸過程中,特(te)別是在(zai)海洋(yang)性大氣和(he)(he)高(gao)Cl-濃度的(de)濕態環境中,要妥善加(jia)以防護。
③. 選擇(ze)耐應(ying)力腐(fu)蝕材料,在含(han)Cl-的大氣和(he)水介質中,為了耐應(ying)力腐(fu)蝕,在實際應(ying)用中,各種現代(dai)鐵素體(ti)不銹鋼管和(he)各種現代(dai)雙相不銹鋼管均可(ke)優先選用。
表8.2 采用Cr-Ni奧氏體不銹鋼加工或焊(han)后消除應力熱處理(li)方法的(de)參考規范
注:A-完(wan)全退(tui)火(huo),1065~1120℃緩(huan)(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng);B-退(tui)火(huo),850~1120℃緩(huan)(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng);C-固溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),1065~1120℃水(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)急冷(leng)(leng)(leng)(leng);D-消除應力熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),850~900℃空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)急冷(leng)(leng)(leng)(leng);E-穩定化處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),850~900℃空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng);F-尺寸穩定熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),500~600℃緩(huan)(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)。(a)建議(yi)選用最(zui)適于進(jin)行(xing)(xing)焊(han)后或(huo)(huo)加工(gong)后熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的含(han)Ti、Nb的鋼種(zhong)或(huo)(huo)超低C不銹鋼;(b)多數部件不必(bi)進(jin)行(xing)(xing)熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),但(dan)在(zai)(zai)加工(gong)過程中,不銹鋼受敏化的條件下,必(bi)須進(jin)行(xing)(xing)熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)時,才進(jin)行(xing)(xing)此(ci)種(zhong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li);(c)在(zai)(zai)加工(gong)完(wan)后,在(zai)(zai)進(jin)行(xing)(xing)C規(gui)范(fan)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的前(qian)提(ti)下,也(ye)能(neng)夠用A、B或(huo)(huo)D規(gui)范(fan)進(jin)行(xing)(xing)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)。