应力腐蚀是怎么回事?

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应力腐蚀是怎么回事?

发布时间: 2018-10-15文章分类: 塑料波纹管问题 来源:衡光波纹管

 

应力腐蚀的原理

关于应力腐蚀的原理至今仍然有各种不同的解释。作者提出的解释是从实践中得来的,更深入的理论还有待于研究,但是,目前已经可以用于处理大多实际问题。

应力腐蚀是应力、化学腐蚀与物理断裂的联合过程,但是,可以形成应力腐蚀的应力具有什么特征?为什么只有特定的某些化学物质(如氯化物) 与特定的金属(如奥氏体不锈钢)才有应力腐蚀问题?应当如何防止应力腐蚀等问题并没有明确的答案,使得人们至今仍然对应力腐蚀几乎一筹莫展。

 

造成应力腐蚀的原因

衡光从实践经验出发,提出以下造成应力腐蚀的原因,并得到了实践的验证。

(1)应力腐蚀必须具有大的晶间滑移。金属变形必然伴随着一定的晶间滑移,变形量越大,滑移量越大。晶间滑移是所有应力腐蚀的基本前提。最早发现应力腐蚀的黄铜弹壳,就是由于在冷冲压中产生了很大的晶间滑移;19世纪末发现的铆接锅炉发生应力腐蚀而爆炸就是因为铆接处产生了很大的晶间滑移。没有经过冷加工变形的处于退火状态的金属或虽然已经经过冷加工变形但已经经过消除应力处理的金属,即已经消除了晶间滑移的金属,是不会产生应力腐蚀的。当然,虽然经过冷加工但是并没有产生达到应力腐蚀水平的晶间滑移的金属同样不会发生应力腐蚀。奥氏体不锈钢塑性好,冷加工变形量大,经常被用来加工各种形状的产品。变形量大必然产生大的晶间滑移,从而极易产生应力腐蚀。这就是奥氏体不锈钢容易发生应力腐蚀的根本原因。

(2)应力腐蚀必须有化学腐蚀物质进入晶间进行化学反应。如果化学腐蚀物质进入滑移的晶间,并且具有产生腐蚀的温度等条件,晶间将产生化学反映而腐蚀。如果由于化学物质离子较大,不会进入晶间,则不会发生应力腐蚀。含有氯离子的化学物质一定是进入了滑移后的晶间才产生了应力腐蚀。离子大的化学物质是不会产生腐蚀的。这就解释了应力腐蚀介质特定性强的问题。同时,由于化学反应必须一定的温度,所以应力腐蚀的条件还必须有高温。在不会进行化学反应的温度下不会产生应力腐蚀。

(3)残余应力释放是应力断裂的根本原因。金属变形必然伴随比较大的残余应力,而且,残余应力一般是残存在晶粒中,并且比较大。当晶间发生腐蚀后就失去了结合力,所有的残余应力和工作应力就加在晶粒上,使晶粒也会发生断裂。而单纯的晶间腐蚀因为没有残余应力,所以不会产生应力断裂。有的文献和文件把应力腐蚀误以为晶间腐蚀其实是错误的。

(4)防止应力腐蚀的途径。按照上述机理,防止应力腐蚀的途径主要是防止或消除晶间滑移,使得化学腐蚀物质不可能进入晶间进行化学反应。只要没有发生可以让化学腐蚀物质进入晶间的晶间滑移,就不会产生应力腐蚀。因此,应力腐蚀与壁厚等其它因素无关。只要具备晶间滑移和化学腐蚀物质进入晶间,应力腐蚀必然发生。腐蚀物质浓度越大,应力腐蚀速度越快。如果不具备这两个条件中的任何一个,应力腐蚀决不会发生。

(5)波纹管换热器的换热管具备了防止应力腐蚀的能力。由于波纹管换热器的奥氏体不锈钢波纹管采用了特殊的软成型加工,又由于管壁较薄,变形力小,使残余应力被控制在一定的范围内,晶间滑移非常小,氯离子不会进入其间,所以已经可以防止应力腐蚀的发生。作者提供的产品已经运行十余年,并且有的地区介质条件极易产生应力腐蚀,氯离子浓度甚至已经达到2x 10r4,也没有产生应力腐蚀。