压力容器和压力管道应力腐蚀开裂机理
2020-11-29
应力腐蚀是产生的失效现象，是在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。而应力腐蚀一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。常见的应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏，破坏的表面和未被破坏的表面分别形成阳极和阴极。而在应力腐蚀过程中，经过实验表明，当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，但加上阴极电流时则能阻止应力腐蚀，一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。为防止一些零件的应力腐蚀，首先应合理选择材料，避免使用对应力腐蚀敏感的材料，可以采用抗应力腐蚀的不锈钢材料。之后应合理设计零件和构件，减少应力集中。改善腐蚀环境。例如可在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。除此之外，采用阴极保护法、电化学保护也可减小或阻止应力腐蚀。阳极溶解理论认为阳极溶解应力腐蚀的机理包括滑移溶解理论、钝化膜致脆理论、择优溶解理论、腐蚀促进局部塑形变形导致脆断等。滑移溶解理论认为，发生应力腐蚀开裂的合金表面有一层钝化膜，钝化膜存在局部薄弱点，在应力作用下合金基体内部位错会沿滑移面产生移动，形成滑移阶梯。当滑移阶梯的形成而发生相应变形时，钝化膜就会破裂并裸露出新鲜表面，并与腐蚀介质接触，发生快速阳极溶解。当溶解相当大的区域后，由于氧气的吸附，活性离子转换，又形成表面膜，使溶解区重新进入钝化状态，便形成“隧洞”。这时位错停止沿滑移面滑移并被锁住，造成位错重新塞积。在应力作用下，位错重新开始移动，表面钝化膜破裂形成无膜区后新露出的表面又快速溶解。经过滑移金属阳极溶解以及钝化过程的循环往复最后导致了应力腐蚀裂纹的形成和扩展。氢致开裂理论：阳极为金属溶解，这一类应力腐蚀就称为氢致开裂型应力腐蚀。比如，高强钢在水溶液中的应力腐蚀就是一种氢致开致型应力腐蚀。这就是说，氢致开裂应力腐蚀是氢致滞后开裂的一种表现形式，所以这类应力腐蚀的机理就和氢致滞后开裂机理相同。
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