常见失效形式及特征和诊断

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1、第三章3.6腐蚀失效3.6.1概述金属材料受到周围环境介质的化学或电化学作用而引起的损坏叫做金属的腐蚀失效。1.金属腐蚀的分类按金属与介质的作用性质（1）化学腐蚀，特点是腐蚀过程中无电流产生。①气体腐蚀。②在非电解质溶液中的腐蚀。（2）电化学腐蚀，特点是腐蚀过程中有电流产生。①大气腐蚀。②土壤腐蚀。③电解质溶液中的腐蚀。④熔融盐中的腐蚀。2.腐蚀的破坏形式（1）均匀腐蚀。（2）局部腐蚀：①斑点腐蚀。②脓疮腐蚀。③点腐蚀。④晶间腐蚀。⑤缝隙腐蚀。⑥穿晶腐蚀。⑦选择腐蚀。3.腐蚀程度的表示方法（1）均匀腐蚀的腐蚀程度表征。①有重量的变化来评定。②有腐蚀深度来表示。（2）局部腐蚀的腐蚀程度表征。裂

2、纹扩展速率或材料性能降低程度来表示。3.6.2主要腐蚀失效类型的现象和特征1.金属的局部腐蚀（1）点腐蚀。首先介质的活性阴离子吸附在金属氧化膜的某些点上，对膜产生破坏。有缺陷的区域和没有缺陷的区域形成局部电池，有缺陷的部分成为活化的阳极，周围区为阴极区，因阳极面积非常小，电流密度很大，在金属表面形成腐蚀小孔。随后溶解下来的金属离子水解，使小孔内溶液的酸度增加，小孔被进一步腐蚀加深。点腐蚀（2）缝隙腐蚀。零件的金属或金属与非金属之间形成缝隙，且电解质可以进入缝隙而在其中处于停滞状态，使缝隙内部腐蚀加剧。（3）晶间腐蚀。晶间腐蚀主要是由于化学不均匀性引起的，晶界处原子排列较为疏松而紊乱，容易产生

3、晶界吸附，富集杂质原子，也容易沉淀，组成局部电池，造成晶间腐蚀。（4）接触腐蚀。一对相接触的异类金属浸入电解液中成为一个原电池，电位较负的金属（阳极）就会受到电化学腐蚀。2.（1）金属在大气中的腐蚀金属表面凝聚一层水膜，由于大气中含有CO2、SO2、NO2、盐类等，溶解于水膜中成为电解质溶液。金属内含有杂质，在电解质溶液中形成腐蚀原电池，原电池的作用使金属受到腐蚀，是电化学腐蚀。（2）影响大气中腐蚀的因素①湿度的影响。②灰尘的影响。③大气中有害气体的影响。3.（1）金属在土壤中的腐蚀（2）影响土壤中腐蚀的因素①土壤电阻率的影响。②土壤中氧含量的影响。③土壤PH值的影响。④土壤内细菌的影响。⑤

4、土壤杂散电流的作用。管道在土壤中腐蚀4.（1）金属在海水中的腐蚀（2）影响金属在海水中的腐蚀因素①海水中盐的类型及浓度的影响。②海水中含氧量的影响。③海水温度的影响。④海水流速的影响。⑤海洋生物的影响。3.6.3防止金属腐蚀的措施1.正确选用金属材料和合理设计金属结构（1）正确选用金属材料，根据具体情况选择合适的耐蚀材料。（2）合理设计金属结构设计上尽可能降低热应力、流体停滞和聚集、局部过热等。设计时应尽量避免不同的金属互相接触，非要不同金属相互接触时，用绝缘材料将两者隔开。2.去除介质中有害成分和添加缓蚀剂（1）去除介质中有害成分（2）添加缓蚀剂减慢腐蚀速度阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂、混合型缓

5、蚀剂等的加入可以使电化学腐蚀过程减慢。3.隔离有害介质（1）结构设计上采取措施使关键部位和有害环境隔绝开来。（2）采用各种表面防护技术。4.电化学保护用改变金属-介质的电极电位来达到保护金属免受腐蚀。（1）阴极保护，把金属电极接到电池的负极，通以电流进行极化。常用于地下管道及其他金属设备、水中设备、冷凝器、冷却器、热交换器。（2）阳极保护，把金属电极接到电池的正极，通以电流进行极化。阳极保护用于某些强腐蚀介质（如硫酸、磷酸等），耗电量小。3.7应力腐蚀失效3.7.1概述应力腐蚀开裂是指金属材料在特定的介质条件下，受拉应力作用，经过一定时间后发生的裂纹及断裂现象。3.7.2应力腐蚀断裂的特点（

6、1）即使是延性材料，其应力腐蚀也表现为脆性形式的断裂。（2）应力腐蚀是一种局部腐蚀，形成的裂缝常常被腐蚀产物覆盖，不能及时发现，常常在事先没有预兆的情况下发生断裂，危害较大。（3）应力腐蚀断裂属于延迟断裂，断裂的时间决定于介质条件和应力大小。（4）引起应力腐蚀断裂的应力一定是拉应力。（5）一定的金属材料只是在特定的活性介质中才发生应力腐蚀断裂。3.7.3应力腐蚀评定方法1.光滑试样恒应力试验2.预裂纹试样应力腐蚀实验3.7.4防止应力腐蚀开裂的措施1.合理选择材料，针对零件所受应力和使用条件选用耐应力耐蚀的材料。如铜对氨的应力腐蚀敏感性很高，因此，接触氨的条件应避免使用铜合金。2.减少或消除

7、零件中的残余拉应力，残余拉应力是产生应力腐蚀的重要条件。为此，设计上应尽量减少零件上的应力集中，工艺上采用退火工艺消除应力。3.改善介质条件，设法减少或消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子，或者在腐蚀介质中添加缓蚀剂。4.采用电化学保护。5.零构件应力腐蚀控制设计。3.8氢脆失效3.8.1氢脆是在应力和过量氢的共同作用下使金属材料塑性、韧性下降的一种现象。材料中氢含量越高，氢脆现象越严重。金属，尤其是高强钢的氢