機(jī)械設(shè)備零件在應(yīng)力(拉應(yīng)力)和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下,將出現(xiàn)低于材料強(qiáng)度極限的脆性開裂現(xiàn)象,導(dǎo)致設(shè)備和零件失效,這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開裂。
根據(jù)介質(zhì)的主要成分為氯化物、氫氧化物、硝酸鹽及含氧水等,而分別稱為氯裂(氯脆或氯化物開裂)、堿裂(堿脆)、硝裂(硝脆)及氧裂(氧脆)等。
應(yīng)力腐蝕開裂與單純由機(jī)械應(yīng)力造成的開裂不同,它在極低的負(fù)荷應(yīng)力下也能產(chǎn)生開裂;它與單純由腐蝕引起的開裂也不同,腐蝕性極弱的介質(zhì)也能引起應(yīng)力腐蝕開裂。其全面腐蝕常常很輕,而且沒有變形預(yù)兆,即發(fā)生突然斷裂,應(yīng)力腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)中危害性最大的一種惡性腐蝕類型。
機(jī)械設(shè)備和部件發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)必需同時(shí)滿足材料、環(huán)境、應(yīng)力三者的特定條件。根據(jù)應(yīng)力加載的方法不同,應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法主要分為四類:
(1)恒變形法
給予試樣一定的變形,對其在試驗(yàn)環(huán)境中的開裂敏感性進(jìn)行評(píng)定。
?。?)恒載荷法
即把單軸拉伸型的試樣沿軸向施加應(yīng)力,在腐蝕介質(zhì)中試驗(yàn),比較斷裂時(shí)間的長短,或利用應(yīng)力與斷裂時(shí)間的關(guān)系曲線,來提出應(yīng)力腐蝕開裂的臨界應(yīng)力σscc.
(3)慢應(yīng)變速率法
是在專門設(shè)計(jì)的慢應(yīng)變速率應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)上,使試樣在腐蝕介質(zhì)中以一定的應(yīng)變速度拉伸,直至斷裂。分析試樣的破斷情況和斷口特征等,以評(píng)定其應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。
(4)斷裂力學(xué)法
使用楔形張開加載型試樣進(jìn)行研究,以預(yù)先制有裂紋的試樣給以各種K值,測定裂紋停止擴(kuò)展的臨界值KISCC。
其標(biāo)準(zhǔn)有:
GB/T4157-1984《金屬抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂恒負(fù)荷拉伸試驗(yàn)方法》
GB/T17898-1999《不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法》
GB/T10126-1988《鐵-鉻-鎳合金在高溫水中應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法
可產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞的金屬材料-環(huán)境的組合主要有以下幾種:
?。?)奧氏體不銹鋼
氯離子、氯化物+蒸氣、硫化氫、堿液等;
?。?)碳鋼及低合金鋼
介質(zhì)為堿液、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化氫、醋酸;
(3)含鉬奧氏體不銹鋼
堿液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸銅的水溶液等;
?。?)黃銅
氨氣及溶液、氯化鐵、濕二氧化硫等;
?。?)鈦
含鹽酸的甲酸或乙醇、熔融氯化鈉;
(6)鋁
濕硫化氫、含氫硫化氫、海水。