一(yi)、現象(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(xiu)鋼產生應力腐蝕必須(xu)同時滿足(zu)三個條件(見圖8.18),即材(cai)料因(yin)素(敏(min)感的(de)(de)(de)合金(jin)),環境因(yin)素(特定的(de)(de)(de)介(jie)質)和(he)力學因(yin)素(靜的(de)(de)(de)拉伸(shen)應力)等三要素。
①. 敏感(gan)(gan)的合金(材料因素)-系指具有一(yi)定化學成分(fen)和組(zu)織結構的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,在一(yi)些介質中對應力腐(fu)蝕(shi)敏感(gan)(gan)。但并不(bu)(bu)是任何一(yi)種不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、在任何條(tiao)件(jian)下(xia)均(jun)產生應力腐(fu)蝕(shi)斷裂。
②. 特定(ding)(ding)的(de)介質(zhi)(環境因素)-對某一敏感合金(jin)而言,必須有(you)一種或(huo)一些特定(ding)(ding)的(de)腐蝕(shi)介質(zhi)與它相匹配,才能(neng)產生(sheng)應力(li)(li)腐蝕(shi)。目前,既(ji)沒有(you)對任何介質(zhi)都敏感的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),也沒有(you)能(neng)引起任何不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)均(jun)產生(sheng)應力(li)(li)腐蝕(shi)斷裂(lie)的(de)介質(zhi)。對于(yu)18-8型鉻鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)而言,能(neng)引起應力(li)(li)腐蝕(shi)的(de)常見特定(ding)(ding)介質(zhi)有(you)氯(lv)化物、氫(qing)氧化物和連多硫(liu)酸(suan) 等。
③. 靜的(de)(de)拉伸應(ying)(ying)力(力學因(yin)素)-如(ru)果不存在靜的(de)(de)拉伸應(ying)(ying)力,即(ji)使有敏感的(de)(de)合(he)金與特定的(de)(de)介質的(de)(de)配合(he),應(ying)(ying)力腐(fu)蝕同樣不會發(fa)生。
三個條(tiao)件共同作用(yong)導致不銹鋼產生應力腐(fu)蝕斷裂,國(guo)內外這方(fang)面的重(zhong)大(da)事故很多,此處(chu)無法(fa)一(yi)一(yi)列舉。
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(gang)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(du)(du)和水介質中(zhong)的Cl-濃(nong)度(du)(du),防止Cl-蒸發濃(nong)縮和在不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)表(biao)面(mian)富集的條件;鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)制鍋爐和容器等需(xu)進(jin)行水壓試驗的設(she)備,建(jian)議用(yong)去離(li)子(zi)水,不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)制設(she)備和構件在放置(zhi)或(huo)運(yun)輸過程中(zhong),特別是在海(hai)洋性大氣和高(gao)Cl-濃(nong)度(du)(du)的濕態環(huan)境中(zhong),要妥(tuo)善加以防護。
③. 選擇耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕材(cai)料,在(zai)含Cl-的大氣和(he)水(shui)介質中(zhong),為了(le)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕,在(zai)實際(ji)應(ying)用中(zhong),各(ge)種現代鐵素體不銹(xiu)鋼管和(he)各(ge)種現代雙相不銹(xiu)鋼管均(jun)可優先(xian)選用。
表8.2 采用Cr-Ni奧氏體不銹鋼加(jia)工(gong)或焊后消除應力熱(re)處理(li)方法的(de)參考(kao)規范
注:A-完全(quan)退火,1065~1120℃緩冷;B-退火,850~1120℃緩冷;C-固溶處(chu)理,1065~1120℃水冷或急冷;D-消(xiao)除應力熱(re)(re)處(chu)理,850~900℃空冷或急冷;E-穩定化(hua)處(chu)理,850~900℃空冷;F-尺寸(cun)穩定熱(re)(re)處(chu)理,500~600℃緩冷。(a)建議選用最適(shi)于進(jin)行(xing)(xing)焊后(hou)或加(jia)(jia)工后(hou)熱(re)(re)處(chu)理的含Ti、Nb的鋼(gang)(gang)種或超低C不(bu)銹鋼(gang)(gang);(b)多數部件不(bu)必(bi)進(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)處(chu)理,但在加(jia)(jia)工過程(cheng)中,不(bu)銹鋼(gang)(gang)受(shou)敏化(hua)的條(tiao)件下,必(bi)須進(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)處(chu)理時,才進(jin)行(xing)(xing)此種處(chu)理;(c)在加(jia)(jia)工完后(hou),在進(jin)行(xing)(xing)C規(gui)范處(chu)理的前(qian)提下,也能夠用A、B或D規(gui)范進(jin)行(xing)(xing)處(chu)理。