应力作用下的腐蚀培训讲课教案.ppt

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1、应力作用下的腐蚀培训奥氏体不锈钢SCC分类：热浓氯化物开裂：42%MgCl2溶液热浓碱溶液开裂高温水开裂硫化物开裂：连多硫酸引起的，采用碱洗防止。3、材料和环境的交互作用反映在电位上。活化-阴极保护过渡区、活化-钝化电位过渡区、钝化-过钝化电位区4、只有拉应力能引起应力腐蚀破裂，拉应力越大，断裂时间越短。破裂方向与拉应力垂直。5、纯金属不发生应力腐蚀破裂6、有一个长或短的潜伏期，为滞后断裂，包括三个阶段：裂纹的孕育期、扩展区、裂纹失稳的纯力学扩展区7、应力腐蚀破裂断口呈现脆性断裂型貌：晶间型、穿晶型和混合型。主干裂纹延伸的同时，还有若干分支同时扩展。二、应

2、力腐蚀破裂的机理1、电化学快速溶解理论金属组织结构上存在缺陷，钝化膜存在不连续的薄弱点，且电位比其他部位负，是个活性点，所以在应力作用下引起破坏或减弱，暴露出新鲜表面，成为阳极，完整的表面膜为阴极。阳极比阴极面积小很多，阳极电流密度很大，被腐蚀成沟状裂纹，由于该尖端处应力集中，使附近区域发生变形屈服，加速阳极溶解，阻止膜的再钝化裂纹两侧及整个金属表面是阴极，裂纹尖端作为有效阳极，在应力不断作用下，强化了电化学过程，裂纹继续发展传播，导致金属发生破裂。2、滑移-溶解-断裂理论金属在应力作用下，位错沿着滑移面移动至金属表面，在表面产生滑移台阶，使表面膜破裂，露

3、出活泼的新鲜金属有膜与无膜金属以及缺陷处形成微电池，促进局部地区的电化学溶解，产生遂洞表面膜伴随阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，在蚀坑周边重新生成钝化膜在应力继续作用下，蚀坑底部由于应力集中造成突破表面膜再次破裂，造成新的活性阳极区，加速溶解四个过程：表面膜的形成、金属在应力作用产生滑移、表面膜破裂和裸金属的阳极溶解、裸金属再钝化三、应力腐蚀破裂的影响因素与控制措施1、应力因素工作应力：工作条件下所承受的外加载荷。残余应力：金属材料在生产过程和加工过程中，在材料内部产生的应力。热应力：由于淬火、周期性的加热和冷却引起的应力。结构应力：由于设备部件的安

4、装和装配引起的应力。特点：产生应力腐蚀破裂的应力值低于材料的屈服点，存在一个临界应力值。当应力值低于该临界值，不会产生应力腐蚀破裂。临界应力应力作用：引起塑性变形，阻止裂纹尖端生成保护膜，或使裂纹尖端膜不断破裂使产生的裂纹向纵深处发展使晶界晶粒脱离开裂，裂缝沿着与拉应力垂直的方向向内延伸。使弹性性能集中于局部，使腐蚀裂缝以脆化方式发展。2、介质因素特殊阴离子浓度、PH值、温度、界面电位状况1）在一定应力作用下，有一个最敏感的浓度范围，如图。2）存在临界应力腐蚀破裂温度温度升高，容易发生SCC；但温度过高，全面腐蚀抑制了应力腐蚀3）PH：PH值升高，减缓SC

5、C6~7，18-8钢对SCC最敏感。18-8不锈钢在沸腾氯化镁溶液中最敏感的质量分数为：42-45%3、合金成分1）Ni:奥氏体不锈钢，提高镍含量，可以使临界破裂电位移至腐蚀电位以上。含镍8%不锈钢，对SCC最敏感C：18-8不锈钢含碳0.2%以上，合金具有免疫力Cr:含镍10%不锈钢，wCr5-12%之内，不产生，15%

6、金：加入少量Cr、Mn、Zr、Ti、V、Ni、Li减低SCC敏感性。4）黄铜：加入Fe、Sn、Mn、Si、Al、Cd、Pd促进。BCN四、应力腐蚀破裂的控制因素1、降低和消除应力1）改进结构设计，避免局部应力集中。2）退火热处理：奥式体不锈钢900℃附近进行退火处理或1050-1150℃固容热处理。2、控制环境去除介质中的氧和氯化物，降低环境温度，控制PH值，避免反复加热、冷却；使用缓蚀剂、涂盖防腐涂层；电化学保护，避免进入三个敏感电位区间3、正确选择材料铁素体不锈钢（体新立方结构）比奥式体不锈钢抗氯化物性能优越第二节氢损伤氢损伤:由于氢的存在或氢与材料的

7、作用，引起材料脆化。导致材料力学性能变坏，使材料易于开裂和断裂的总称。氢脆一、氢损伤的特征SCC：裂纹的扩展是由于裂纹尖端的阳极溶解，阴极过程对裂纹的扩展不产生直接的作用。氢损伤：合金在阴极区吸收了阴极反应产物氢原子，诱导脆性而产生开裂和扩展的，阳极过程仅仅是提供电子图8-11应力腐蚀与氢脆模型二、金属中氢的进入与存在形式1、氢的进入内氢：冶炼、铸造、酸洗、电镀、焊接、阴极充氢外氢：使用过程中，外界环境引起的H2、H2S与金属接触，氢分子通过物理和化学吸附在金属表面上，发生分解产生活化氢原子水溶液腐蚀时阴极析出氢，H3O+在金属表面分解成原子氢含氢的物质与

8、金属表面发生反应放出氢2、氢的存在形式化合物：氢分子，氢含量超过固