应力腐蚀破裂及其影响因素

不锈钢氯离子应力腐蚀开裂分析

不锈钢氯离⼦应⼒腐蚀开裂分析技术与信息96 |2019年4⽉产物，对其进⾏化学分析，发现其中氯离⼦的含量⽐较⾼。

不锈钢部件的氯离⼦应⼒腐蚀开裂从萌⽣到开裂失效往往会经历较长的使⽤过程，可能是⼏年或者⼏⼗年，⽽该设备上所使⽤的两只三通才更换使⽤不到两个⽉时间，这么短的时间内造成如此⼤的裂纹，可以说该三通部件没有经历孕育萌发阶段⽽直接进⼊裂纹扩展阶段。

通过对该企业留存的不锈钢三通备件进⾏检查发现，三通内表⾯不光洁，存在较多的⽑刺，未经过有效的表⾯处理，外表⾯肩部有明显的压痕，见图2所⽰，三通在冷压制成型过程中在其肩部造成了较⼤的残余应⼒以及组织的转变(马⽒体相变)，在很⼤程度上促使该部件氯离⼦应⼒腐蚀开裂的形成，同时管道输送的介质中存在较⾼浓度的游离态氯离⼦，同时该管道输送介质的温度常年25～45℃的较⾼使⽤温度下使⽤，各种因素的综合影响，导致该三通部件在使⽤过程中直接跳过了裂纹孕育期，急速进⼊裂纹稳定扩展阶段，最终形成裂纹造成部件失效。

　图1 裂纹⾦相图图2 不锈钢三通部件3 三通肩部应⼒腐蚀开裂的关键因素氯离⼦不但能造成不锈钢压⼒容器管道的孔腐蚀，⽽且更容易造成不锈钢压⼒容器及管道元件的应⼒腐蚀开裂。

其影响因素包括：氯离⼦浓度、拉应⼒、温度以及pH 值、氧含量、合⾦成分等。

3.1 介质中氯离⼦含量氯离⼦含量是影响不锈钢应⼒腐蚀开裂的直接因素，氯离⼦含量与应⼒腐蚀开裂成正⽐，在⾼温情况(⼤于60℃)，氯离⼦含量只要达到1mg/L，就能够直接造成构件的破裂。

0 引⾔2010年11⽉20⽇，泰兴某化⼯烧碱企业产烧碱量达到70万吨以上，其在⽤的8万吨/年改性聚氯⼄烯项⽬所使⽤的两台氯⼄烯泵后相连的压⼒管道三通成品管件，在投⽤使⽤了两年多后三通成品管件肩部发⽣开裂性泄漏，开裂部位形貌如树枝根须状。

该⼯程项⽬上氯⼄烯管道在⽤的两只成品三通，且都不同程度的出现了同样的问题。

根据现场资料显⽰三通规格为φ159×4.5，材质为0Cr18Ni9，设计使⽤压⼒是1.60MPa，设计使⽤温度为常温，⽇常⼯作介质为氯⼄烯。

1-5应力腐蚀开裂

1-5 应力腐蚀开裂概述因介质对材料的腐蚀而造成的结构破裂称腐蚀破裂。

金属材料的腐蚀有多种，按腐蚀机理可分为：化学腐蚀和电化学腐蚀；按腐蚀介质可分为：氧腐蚀、硫腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀等；按腐蚀部位和破坏现象，可分为：均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。

金属材料在特定腐蚀环境下，受拉应力共同作用时所产生的延迟开裂现象，称为“应力腐蚀开裂”。

应力腐蚀开裂属于环境敏感断裂范畴。

并非任何环境都会产生应力腐蚀开裂，应力腐蚀是特殊的腐蚀现象和腐蚀过程，一定的金属材料只在某一特定的腐蚀环境中才会产生应力腐蚀开裂。

有拉伸应力存在，是应力腐蚀开裂的先决条件，焊接剩余拉应力有着极为重要的影响！在锅炉压力容器部件的腐蚀中，应力腐蚀及其造成的破裂是最常见、危害最大的一种！已成为工业（特别是石油化工）中越来越突出的问题（参见：化工设备损伤事例统计表），石油化工焊接结构的破坏事故中，约有半数为应力腐蚀开裂。

化工设备（低于300ºC）损伤事例统计表①包括腐蚀疲劳开裂，一般约占8% 。

因此，必须从结构设计及施工制造方面考虑洚低剩余拉应力，以提高结构的抗应力腐蚀开裂性能。

当然，还应从生产管理方面考虑降低介质的腐蚀作用。

本节主要是了解应力腐蚀开裂的特征，以防止、控制应力腐蚀开裂。

一. 应力腐蚀开裂特征：1. 应力腐蚀开裂条件：（1）合金----纯金属不发生应力腐蚀，但几乎所有的合金在特定的腐蚀环境中都会产生应力腐蚀裂纹。

极少量的合金或杂质都会使材料产生应力腐蚀。

各种工程实用材料几乎都有应力腐蚀敏感性。

（2）拉应力-----引起应力腐蚀的应力必须是拉应力，且应力可大可小，极低的应力水平也可能导致应力腐蚀破坏（不管拉应力多么小，只要能引起变形滑移，即可促使产生应力腐蚀开裂）。

应力既可由载荷引起，也可是焊接、装配或热处理引起的残余应力。

（3）腐蚀性介质----产生应力腐蚀的材料和腐蚀性介质之间有选择性和匹配关系，即当二者是某种特定组合时才会发生应力腐蚀。

应力腐蚀撕裂SCC产生机理影响因素及防治措施

腐蚀介质中存在特殊离子如（ Cl 、 OH ）等吸附，使应变的金属原子的聚合力减弱，金属表面能降低而导致开裂。 3、阴极氢化反应（裂纹的扩展）在裂纹尖端具备高速度的阴极氢化反应，裂纹的扩展是顺着由氢脆或氢腐蚀引起的途径而优先溶解。 4、机械化学效应形变屈服的金属在腐蚀介质中具有极高的腐蚀速度，例：冷作加工的金属与退火金属相比其腐蚀要大 10— 15 倍。一般认为：形变能增加活化点的数目，加速产生阳极溶解。一旦形成裂纹后，由于应力集中可迅速屈服，于是在裂纹尖端优先发生溶解腐蚀。裂纹尖端的腐蚀速度比裂纹两侧的腐蚀速度大 104 倍。 5、隧洞腐蚀由于滑移在膜破裂的表面上产生管状的孔蚀，沿着管状孔蚀的面发生延性撕裂，使其断面缩小，从而导致
应力增大，于是提高了孔蚀的进程，这就是隧洞腐蚀。优先腐蚀的起点是从一个滑移阶梯开始的由于滑移阶梯的快速溶解而形成溶解沟，在沟中移动的位错与不规则的断面相交，这些交点又引起滑移阶段并进一步溶解，这个过程反复的进行即形成隧洞。三、应力腐蚀的预防措施（一）、结构设计 1、合理选材母材选材必须有足够的实验数据，不能只看材料牌号，不能单纯考虑强度级别，因同一强度等级，合金系统不同，抗应力腐蚀开裂的倾向很大。 2、避免高应力区（二）、施工制造 1、合理选择焊材了解产品结构的的工作条件，熟悉介质的腐蚀特性，及合金元素的特性，则确定焊缝成分从而确定焊接材料。因此必须根据具体腐蚀介质，调整焊缝的合金系统，以便提高耐应力腐蚀开裂的能力。
2、合理制定装焊工艺 1）、成形及装配工艺引起应力腐蚀裂纹的重要原因之一就是残余应力，从部件成形加工列组装都可引起残余应，特别是强制组装，例如用千斤组装大错口，可以形成很大的残余应力，在组装质量不良的条件下（错口）焊接时，会造成较大的残余应力。组装时所造成伤痕如随意打弧的灼痕等都会成应力腐蚀裂源。 2)、焊接工艺基本点，不产生硬化组织，不发生晶粒严重粗化现象, 接头硬度↑ 粗晶区的应力腐蚀裂纹的扩展敏感性最大，主要是由于晶粒粗大，以致裂纹尖端集中的位错数量增大，并可形成大的滑移阶梯，从而利于应力腐蚀裂纹的形成和扩展。 3、消除应力处理焊后消除应力处理是防止产生应力腐蚀裂纹的重要环节。

应力腐蚀断裂

应力腐蚀断裂一．概述应力腐蚀是材料、或在静(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。

它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。

常见应力腐蚀的机理是：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,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。

由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。

加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。

这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。

应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。

一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。

应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。

为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。

其次应合理设计零件和构件，减少。

改善腐蚀环境，如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。

此外，采用阴极保护法见也可减小或停止应力腐蚀。

本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。

，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。

二．应力腐蚀开裂特征（1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。

这种拉应力的来源可以是：1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。

2．加工，制造，热处理引起的内应力。

3．装配，安装形成的内应力。

4．温差引起的热应力。

5．裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力。

（2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。

应力腐蚀开裂的三个条件

应力腐蚀开裂的三个条件
应力腐蚀开裂是一种特殊的金属腐蚀现象，通常发生在受到持续拉伸应力和某些化学环境的金属材料上。

其发生与否受到以下三个条件的影响：
1. 金属材料具有易腐蚀性
金属材料在特定的化学环境中容易发生腐蚀，这就是易腐蚀性。

通常，易腐蚀性体现为材料表面的一些小缺陷，例如微小的裂纹、气孔、夹杂物等。

这些缺陷可以为腐蚀剂提供钝化膜破坏的隐患，从而使金属材料易发生应力腐蚀开裂。

2. 存在应力场
金属材料在一定的应力环境下，会发生应力集中现象，导致局部应力过大。

这种应力状态非常容易导致金属材料发生应力腐蚀开裂。

在实际应用中，常见的应力集中形式包括缺口、孔洞、螺纹、焊接处等。

3. 存在腐蚀环境
既然是应力腐蚀开裂，那么一定需要存在一定的腐蚀环境。

在这种环境下，金属材料被腐蚀，形成钝化膜的破坏，加上局部应力的作用，就容易发生应力腐蚀开裂。

常见的腐蚀环境包括氯化物、硫化物、碱性等。

- 1 -。

应力腐蚀破裂及其影响因素

应力腐蚀裂开及其影响因素
在某些环境中，例如铭酸盐、硫酸盐、氯酸盐的腐蚀性溶液比作用于合金内部的拉应力（主要是残余应力）相结合的时候，铸造镁合金，特殊是含铝镁合金在低于其屈服强度的静载荷作用下，具有剧烈的应力腐蚀敏感性；而应力腐蚀往往降低材料性能，制约镁合金的应用。

合金成分、力学性能和环境因素对镁合金应力腐蚀开裂影响严峻，抑制镁合金应力腐蚀开裂需要同时掌握临界应力、敏感合金的载荷和应力腐蚀开裂环境三种因素。

应力腐蚀裂开是指拉应力和一种特定腐蚀介质共同存在而引起的裂开。

镁合金对应力腐蚀特别敏感，必需加以爱护。

按腐蚀特性不同，变形镁合金的应力腐蚀裂开倾向可以分成两大类：（1）无应力腐蚀倾向的合金。

属于这类的合金有镁锦合金、镁镒碳合金和镁镒错。

（2）有应力腐蚀倾向合金。

属于这类的合金有镁铝锌合金。

对镁合金应力腐蚀裂开敏感性影响的主要因素是环境介质。

不锈钢的应力腐蚀破裂及其防护

不锈钢的应力腐蚀破裂及其防护
不锈钢在某些特定环境下可能会发生应力腐蚀破裂（Stress Corrosion Cracking, SCC）。

应力腐蚀破裂是在应力作用下，不锈钢在特定的腐蚀介质中出现断裂的现象。

这种现象在化工、航空、核工业等领域中很常见，其破坏性很大，可能导致设备的损坏、人员伤亡等问题。

应力腐蚀破裂的发生与多种因素有关，包括应力、腐蚀介质、材料组织、温度等。

因此，要有效地防止应力腐蚀破裂，需要采取多种措施，包括：
1.选用合适的不锈钢材料。

根据工作环境和介质的特点，选用抗应力腐蚀性能较好的不锈钢材料，如316L、904L等。

2.控制应力。

应力是引发应力腐蚀破裂的主要因素之一。

因此，在不锈钢的制造、加工和安装过程中，要控制好应力，尽量避免出现过大的应力。

3.选择适当的腐蚀抑制剂。

在特定的腐蚀介质中，添加适当的腐蚀抑制剂可以有效地抑制应力腐蚀破裂的发生。

4.提高材料表面质量。

不锈钢的表面质量对应力腐蚀破裂的发生也有一定的影响。

要采取适当的工艺和方法，提高材料表面质量，减少表面缺陷和裂纹的产生。

5.加强设备检修和维护。

定期检查设备的状态，及时发现和修复缺陷和损伤，可以有效地延长设备的使用寿命，减少应力腐蚀破裂的风险。

综上所述，要防止不锈钢应力腐蚀破裂的发生，需要从多个方面入手，综合考虑控制应力、选择合适的材料、添加腐蚀抑制剂、提高表面质量和
加强设备维护等措施。

承压设备损伤之应力腐蚀开裂

承压设备损伤之应力腐蚀开裂承压设备损伤之应力腐蚀开裂1.3 应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开裂是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而互生失效的一种通用术语。

发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是残余应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。

裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。

这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。

《承压设备损伤模式识别》、《容器定检规》中称为“环境开裂”（共列出13种）：氯化物应力腐蚀开裂、碳酸盐、硝酸盐、碱、氨、胺、湿硫化氢破坏（氢鼓包、氢致开裂、应力导向型氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂）、氢氟酸致氢应力开裂、氢氰酸致氢应力开裂、氢脆、高温水、连多硫酸、液体金属脆断等等。

>>裂纹特征应力腐蚀的宏观裂纹均起自于表面且分布具有明显的局部性；裂纹的走向与所受应力，特别是与残余应力有密切关系；裂纹常呈龟裂和风干木材状，裂纹附近未见塑性变形；除裂纹部位外，其它部位腐蚀轻微，且常有金属光泽。

>>在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩展的裂纹称为沿晶裂纹。

应力腐蚀裂纹的微观形貌多为穿晶型，但也多见沿晶型和穿晶＋沿晶混合型；裂纹的宽度较小，而扩展较深，裂纹的纵深常较其宽度大几个数量级；>>裂纹既有主干也有分支，典型裂纹多貌似落叶后的树干和树枝，裂纹尖端较锐利。

典型的应力腐蚀开裂裂纹及其微观形貌沿晶裂纹穿晶裂纹>>断口形貌应力腐蚀的宏观断口多呈脆性断裂。

断口的微观形貌，穿晶型多为准解理断裂，并常见河流，扇形，鱼骨，羽毛等花样；而沿晶型则多为冰糖块状花样。

断口扫描电镜微观形貌－解理＋微裂纹沿晶断口，晶间存在微裂纹1.3.1 氯化物应力腐蚀开裂奥氏体不锈钢及镍基合金在拉应力和氯化物溶液的作用下发生的表面开裂。

>>损伤机理氯离子易吸附在奥氏体不锈钢表面的钝化膜上，取代氧原子后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物，导致钝化膜破坏。

压力容器的应力腐蚀破裂与控制

纹沿着基体与ＦｅＣ的界面扩展，加上拉伸应力的作用，金
属的Ｆｅ由Ｆｅ转变பைடு நூலகம் ＪｌＦｅＯ２２－进行溶解，这一反应的过程会产
生氢并且向无膜的金属中渗透。综上，低碳钢和低合金钢呈现出阳极溶解型应力腐蚀破裂。（２）影响破裂的因素。
压力容器的应力腐蚀破裂与控制
马丹
（宁夏区锅炉压力容器检验所，宁夏银川７５０００１）
摘要：对于压力容器的应力腐蚀破裂，由于其危害性较大且不易被发现，因此受到广泛重视。文章就压力容
器的应力腐蚀破裂的定义、现象与特征、腐蚀机理、低碳钢、低合金钢和奥氏体不锈铜的应力腐蚀破裂与控
裂时间与拉伸应力成反比，即拉伸应力越小，时间越长。当拉伸应力低于某个值而不会再形成断裂时的应力数值叫
一
般的区分方法是，看应力腐蚀金属的阴极反应情
况，若阴极反应是属于放氢状态，并且这些被放出来的氢聚集起来控制断裂的裂纹扩展，则是属于氢致开裂型应力腐蚀破裂。而阴极反应呈现放氧状态，并且进入到金属内部的氢值比氢致开裂的临界值还低，则是属于阳极溶解型
会降低电位，该环境则有利于氢离子进行还原，析出一部
发生应力腐蚀断裂要在两个条件的催化下，也就是
说，在腐蚀介质内，加上了应力的协同作用，会加快金属在介质中的活跃程度，从而形成溶解断裂，而这种断裂的机理就叫做阳极溶解机理。

影响腐蚀的结构因素

第五节影响腐蚀的结构因素一、力学因素（一）应力腐蚀破裂（SCC）：简称应力腐蚀在拉应力和腐蚀性介质联合作用下，以显著速率发生和扩展的一种开裂破坏1.应力腐蚀产生条件应力腐蚀是:应力与腐蚀介质综合作用的结果。

⑴应力的性质必须是拉应力,而压应力的存在不仅不会引起SCC,甚之可以使之延缓。

拉应力的来源：①工作应力；②制造加工过程的应力;譬如剪、冲、切削等冷加工;锻造、焊接、热处理;以及装配过程;都会产生残余应力。

残余应力造成的SCC事故,远高于工作应力所占的比例,其中尤以焊接应力为最。

※有效应力（指工作应力与残余应力之和）如果有效应力＜某一应力水平,就不会发生SCC。

如图.应力腐蚀特点：①应力值越大,到达破裂的时间越短。

②SCC往往是在结构尺寸变化不大,亦即均匀腐蚀甚微的情况下发生的。

③属脆性断裂（即使材料塑性很好）。

⑵环境因素产生SCC的另一重要条件是(包括腐蚀介质性质、浓度、温度)发生腐蚀时：材料与其对应的环境条件是特定的；即只有材料和环境，满足特定组合时，才能发生这类腐蚀破坏。

最早发现的这种特定组合为数不多,例如:“黄铜－氨溶液”、“奥氏体不锈钢－含Cl－溶液"、"碳钢－OH－溶液等；2. 应力腐蚀机理目前要提出一个统一的理论尚有困难。

解释SCC机理的学说很多,如电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论以及应力吸附破裂理论等等。

下面仅对电化学阳极溶解理论作扼要介绍。

①认为合金中,存在一条阳极溶解的“活性途径”；腐蚀沿这些途径优先进行,阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑。

②小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池：大阴极→耗氧反应腐蚀产物→碱性金属氧化物；③裂纹中形成闭塞电池：④裂纹尺寸很小,内部的溶液不易与外部发生对流交换,溶液将不断浓缩,浓缩的电解质溶液水解而被酸化（生成HCI）：⑤促使裂纹尖端的阳极快速溶解；⑥在应力作用下,使裂纹不断扩展,直至破裂。

活性途径：主要是：晶粒边界，塑性变形引起的滑移带以及由于应变引起表面膜的局部破裂等处。

应力腐蚀撕裂SCC产生机理影响因素及防治措施

腐蚀开裂，一定的材料只在某一定的腐蚀环境中才产生应
力腐蚀裂纹。
材料
腐蚀介质
低碳钢 NaOH 水溶液(沸腾)、硝酸盐水溶液等
低合金钢
海水、H2S 水溶液、NH4Cl 水溶液等
奥氏体不锈钢氯化物水溶液、海洋气氛、海水等
一般说来，介质的腐蚀性较弱，呈中性或弱酸性 PH 6-7，当表面膜不能稳定存在时，易产生应力腐蚀开裂。介质的腐蚀性强，易产生全面的均匀性腐蚀，反而不易产
一、应力腐蚀裂纹特征 1、形貌：外观：无明显的均匀腐蚀痕迹，呈龟裂形式断断续续。从横断面来看：犹如枯干的树木的根须，由表面向纵深方向往里发展，裂口深宽比大，细长而带有分支是其典型的特点。从断口来看：仍保持金属光泽为典型脆性断口 2、材质与介质的匹配
纯金属不产生应力腐蚀裂纹，凡是合金即使含有微量元素的合金，在特定的腐蚀环境中都有一定的应力腐蚀开裂倾向。但并不是说，任何合金在任何介质中都产生应力
介质处理、加缓蚀剂等
电化防蚀、阴极化或阳极化、表面技术处理
2、定时检查及分析
定期检查、及时补修
2、合理制定装焊工艺 1）、成形及装配工艺引起应力腐蚀裂纹的重要原因之一就是残余应力，从部件成形加工列组装都可引起残余应，特别是强制组装，例如用千斤组装大错口，可以形成很大的残余应力，在组装质量不良的条件下（错口）焊接时，会造成较大的残余应力。组装时所造成伤痕如随意打弧的灼痕等都会成应力腐蚀裂源。 2)、焊接工艺基本点，不产生硬化组织，不发生晶粒严重粗化现象, 接头硬度↑ 粗晶区的应力腐蚀裂纹的扩展敏感性最大，主要是由于晶粒粗大，以致裂纹尖端集中的位错数量增大，并可形成大的滑移阶梯，从而利于应力腐蚀裂纹的形成和扩展。 3、消除应力处理焊后消除应力处理是防止产生应力腐蚀裂纹的重要环节。

应力腐蚀开裂机理及防护v1.2.

H
L
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NO
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பைடு நூலகம்
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NO
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3、选材及防护消除应力、选纯净钢 4、案例装置：有硫化物和水存在的装置；某炼油厂催化裂化装置稳定汽油部分换热器的壳程（材质为16Mｎ）发现开裂，进行化学分析、微观组织观察、硬度测试及断口分析，测试分析结果表明：在断口沉积物中的硫含量高，母材和焊缝的化学成分正常，裂缝起源于壳体的焊缝区，开裂是硫化物应力腐蚀开裂造成的。
HIC/SOHIC环境严重性
③ pH影响 pH↓→SCC↑ ④ 应力影响
⑤ 晶体结构的影响铁素体钢较奥氏体不锈钢不易SCC，从而一些对稳定铁素体组织有利的元素（Cr、W、 Mo、V、Al等）对抑制SCC有利
氯应力腐蚀裂纹敏感性CLSCC PH≤10
CL- PPM 温度
0C
1-10 L M M
11-100 M M H
101-1000 M H H
七、硫化氢环境下的氢致开裂/应力取向氢致开裂
1、机理
氢致应力开裂（HIC）定义为金属内部或表面的氢鼓包（HB）相互连接而形成的内部开裂，形成HIC不需要有外部应力，开裂是由氢鼓包形成的压力造成。阴极反应生成的氢原子聚集钢表面，由于HS-的作用加速向钢中渗透，在钢材的缺陷（气孔等）处结合形成氢分子，体积鼓胀，形成鼓包。鼓包连续就引起金属内部分层或裂纹。反应过程如下：
二、硫化物应力开裂Sulfide Stress Cracking
1、机理：金属在拉应力及硫化氢及水的综合作用下出现的开裂。开裂的部位通常是高强钢的焊接熔合区或低合金钢的强热影响区。腐蚀的产生主要因为硫化氢产生的氢原子渗透到钢的内部，溶解于晶格中导致材料脆化所致。

金属焊接中的应力腐蚀开裂分析与预防

金属焊接中的应力腐蚀开裂分析与预防在金属焊接中，应力腐蚀开裂是一个普遍存在的问题。

这种现象指的是在受到外部应力作用下，金属焊接接头出现应力腐蚀破裂的情况。

它会严重影响金属焊接接头的性能和使用寿命，因此对于应力腐蚀开裂的分析与预防非常关键。

本文将围绕着金属焊接中的应力腐蚀开裂，从分析其原因、影响因素和预防措施等方面进行探讨。

一、应力腐蚀开裂的原因应力腐蚀开裂的形成是由于金属焊接接头同时受到应力和腐蚀介质的作用，从而引发了金属腐蚀破裂。

其原因主要有以下几个方面：1.应力源：金属焊接接头中存在各种应力源，如冷却过程中的收缩应力、加热过程中的热应力、装配过程中的焊接残余应力等。

这些应力源的存在使得金属接头产生了内应力，为应力腐蚀开裂提供了条件。

2.腐蚀介质：金属焊接接头在使用环境中遭受到腐蚀介质的侵蚀，如酸性、碱性或盐性介质等。

这些腐蚀介质与金属焊接接头之间的相互作用会导致金属发生腐蚀，从而降低其力学性能和耐蚀性。

3.材料选择：金属材料的选择也会对应力腐蚀开裂起到重要影响。

一些材料本身就具有较高的应力腐蚀敏感性，容易发生腐蚀破裂。

此外，焊接接头处于退火状态下时，晶界与晶界附近区域的化学成分和晶界能对应力腐蚀开裂也具有影响。

二、应力腐蚀开裂的影响因素除了上述原因外，还有一些其他因素会进一步影响应力腐蚀开裂的产生与发展。

这些因素包括：1.温度：温度是影响应力腐蚀开裂的重要因素之一。

在一定温度范围内，金属的活化能和扩散速率会显著增加，从而加剧金属的腐蚀破裂。

2.应力：外部应力对金属焊接接头的应力腐蚀开裂有着直接影响。

当外部应力超过金属材料的抗应力裂纹扩展能力时，应力腐蚀开裂就会产生。

3.介质浓度：腐蚀介质的浓度对应力腐蚀开裂的发生和发展也起到重要作用。

高浓度的腐蚀介质会加速腐蚀破裂的速度。

三、应力腐蚀开裂的预防措施为了有效预防金属焊接中的应力腐蚀开裂，我们可以采用以下方法：1.材料选择：选择抗应力腐蚀开裂性能良好的金属材料，如高强度合金钢、不锈钢等。

第七章应力作用下的腐蚀解析

(4)材料和环境的交互作用反映在电位上，一般认为，应力腐蚀破裂有三个易产
生破裂的区间。
活化-阴极保护过渡区（区域1）
活化-钝化电位过渡区（区域2）
钝化-过钝化电位区（区域3）
三个电位过渡区都是钝化膜不稳定的区域，在应力与腐蚀介质中易诱发应力腐蚀。
在区域1: ➢wNi20%不锈钢在8mol/l沸腾H2SO4中； ➢18Cr-9Ni不锈钢在225℃、wNaOH20%溶液中发生破裂；
镁合金 Mg-Al Mg-Al-Zn-Mn
钛及钛合金
HNO3，NaOH，HF溶液，蒸馏水 NaCl+ H2O2溶液，海滨大气，NaCl-K2CrO4溶液，水，SO2-CO2-湿空气红烟硝酸，N2O4，HCl，Cl-水溶液，固体氯化物（＞2900C），海水，CCl4，甲醇、甲醇蒸气，三氯乙
烯，有机酸
第一节应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂是指材料在固定拉应力和腐蚀介质的共同作用下产生的破裂。所谓固定，是指方向一定的拉应力，但是大小可以变化。腐蚀和应力是相互促进，不是简单叠加，两者缺一不可。应力腐蚀破裂简称应力腐蚀，国外称之为SCC (Stress Corrosion Cracking 的缩写)。
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如冷轧、弯曲、机械加工、焊接、热处理过程中也能产生应力。
热应力，由于淬火、周期性的加热和冷却而引起的应力。
结构应力，由于设备，部件的安装和装配而引起的应力。
产生应力腐蚀破裂的应力值一般低于材料的屈服点。在大多数产生应力腐蚀的系统中，存在一个临界应力值。当应力值低于该临界值时，不会产生应力腐蚀破裂。
在区域2：普碳钢在8mol/LNaOH溶液中发生应力破裂；

不锈钢应力腐蚀原理及防治方法

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渗透后的明显裂纹
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使用建议
1 、列管式换热器的使用，如果工艺允许，建议循环水尽量走管程，既能避免氯离子的富集，也容易清洗水垢； 2、列管式换热器中需冷却的物料温度控制尽量在 60℃以下，如果超过80℃的要特别注意 3、物料中有易造成不锈钢SCC发生的环境时，一定要在设备条件中提出，特别是卤素离子（Cl-、Br-等），以便于提前预防与避免。 4、解决发生SCC的三条途径 a 降低温度：高于 60℃的物料在用循环水冷却前，可以采用能量耦合、风冷等形式，先将物料温度降低到60℃以下，再用水冷； b 消除应力：车间将 SCC所涉及的温度、物料成分提清楚后，设备制造单位在制造时可采用减小焊接电流、控制焊接速度、控制层间温度在 90℃以内、整体消除应力（在受应力的合金表面进行喷砂、锤敲等处理，使表面层处于压应力状态，以提高抗 SCC性能。）等办法减少应力，另外结构设计时增加膨胀节也可减少温差应力； c 选择材料：如果SCC无法控制，且制作质量无法保证的前提下，可采用耐SCC的材料，目前常用的有双相不锈钢2205、2507等。 22
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我们公司明显属于应力腐蚀开裂的情况出现过不少 1）603分厂压缩机工段冷凝器管板焊缝开裂 2）606分厂氨冷凝器管板与换热管焊缝开裂 3）609分厂塔内冷器管板与换热管焊缝开裂
a 换热管材料都是304不锈钢；
b 开裂处都为管板与换热管焊接处及焊接热影响区，存在焊接残余应力； c 壳程都是循环水，换热温度都超过 60℃，在管板与换热管缝隙处氯离子富集，浓度高特定的合金，一定的应力，特定的腐蚀环境，造成了应力腐蚀开裂。
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滑移-溶解-断裂机理——奥氏体不锈钢
该理论至少包括四个过程：表面膜的形成、应力作用下金属产生滑移引起表面膜的破裂、裸露金属的阳极溶解、裸露金属再钝化。在应力作用下，位错沿着滑移面运动，在表面产生滑移台阶，表面膜产生局部破裂，露出活泼的“新鲜”金属。有膜和无膜金属及缺陷处形成钝化-活化微电池。伴随阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，在蚀坑即裂纹尖端周边重新生成钝化膜，随后在拉应力继续作用下，蚀坑底部即裂纹尖端处造成应力集中，而使钝化膜再次破裂，造成新的活性阳极区，如此反复，造成纵深穿晶的裂纹。

化工压力容器的破裂形式与预防（三篇）

化工压力容器的破裂形式与预防压力容器的破裂事故可能造成严重的后果，要防止压力容器发生这类事故，必须了解它的破坏机理。

根据压力容器的破裂特点，可将压力容器的破裂形式分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂和蠕变破裂等。

一、韧性破坏韧性破坏系指承压特种设备器壁承受过高的应力达到了器壁材料的强度极限，而发生断裂破坏。

这种破坏形式称为韧性破坏。

1、韧性破坏的特征1）器壁有明显的塑性变形由于容器筒体器壁受力时，其环向应力比轴向应力大1倍，所以，明显的塑性变形主要表现在承压特种设备直径增大、壁厚减薄，而轴向增长较小，从而产生“腰鼓形”变形。

当容器发生韧性破坏时，圆周长的最大增长率和容积变形率达10％~20％。

2）韧性破坏的断口为切断型撕裂，一般呈暗灰色纤维状，断口不平齐，且与主应力方向成45°交角。

韧性破坏时不产生碎片。

3）韧性破坏时的爆破压力接近理论爆破压力爆破口的大小随承压特种设备破坏时膨胀能量大小而异，释放的能量越大，爆破口越大。

4）韧性破坏时，承压特种设备器壁的应力值很高。

5）断口的电镜分析断口的微观形貌为韧窝花样，韧窝的实质就是一些大小不等的圆形、椭圆形凹坑，是材料微区塑性变形后在异相点处形成空洞、长大聚集、互相连接并最后导致断裂的痕迹。

宏观形貌是显微窝坑的概貌。

韧窝几乎都为金相中的二次相界面、非金属夹杂物、位错堆积区或晶界处等，因此非金属夹杂物愈多，愈易形成显微空洞和韧窝。

2、发生韧性破坏的原因承压特种设备的韧性破坏只有在器壁整个截面上材料都处于屈服状态下才会发生，所以，发生韧性破坏的主要原因：(1)盛装液化气体的压力容器充装过量。

(2)使用中的压力容器超温超压运行。

(3)压力容器壳体选材不当。

(4)压力容器安装不符合安全要求。

(5)维护保养不当。

3、韧性破坏的预防在设计制造压力容器时，要选用有足够强度和厚度的材料，以保证承压特种设备在规定的工作压力下安全使用。

压力容器应按核定的工艺参数运行，安全附件应安装齐全、正确，并保证灵敏可靠。

应力腐蚀开裂分析

应力腐蚀开裂王博浩过控1201学号：201209300319摘要：工业上广泛应用的材料是金属，而金属无可避免的会面临腐蚀问题，而在设备的腐蚀中，应力腐蚀是在其中占有相当大比例的一种腐蚀类型。

应力腐蚀广泛存在于材料受到静应力条件下，这种腐蚀对于材料是毁灭性的腐蚀。

因此，了解应力腐蚀的机理和原因以及预防的方法是十分必要的。

一．引言腐蚀导致经济的巨大损失已是众所周知的事实。

从国内石油化工生产企业统计，1999年泸天化年总产值8.284亿元，而直接与间接腐蚀经济损失共计6010万元，占年生产总值的7.25%。

仪征化纤厂大修周期从1年改为2年，创净利润（22~23）亿/年。

通常认为间接腐蚀损失比直接腐蚀损失大。

根据现有数据，石油工业的间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的3倍。

2000年，上海医药集团腐蚀损失是8114万元；华东电网因锅炉“四管”腐蚀爆漏导致非计划停车115次，损失电量29亿千瓦·小时，经济损失7.7亿元。

汽车行业1999年的腐蚀损失约为242亿元。

以重庆汽车腐蚀调查为例，重庆市系内陆盆地，夏季闷热，冬天潮湿，年平均气温较高，其环境大气中的Cl-、SO2和H2S等含量高，下雨频率高，酸雨、大雾天气时有发生。

车辆受大气环境的腐蚀十分严重，通常新车运行1年后就产生锈斑，2年左右就有腐蚀穿孔现象发生。

由于大面积腐蚀和腐蚀穿孔，通常车辆每年都要进行外涂装；2年要进行换顶；4年要进行面板、车顶的更换，大梁、车身骨架的维护，重庆市车辆年均总的腐蚀损失为16057.1万元。

应力腐蚀、氢脆、孔蚀等局部腐蚀破坏的发生难以预测，极易引起生产设备的爆炸、火灾等突发性灾难事故，危及职工及生产装置的安全。

如国内某天然气管线曾因硫化氢应力腐蚀破坏多次发生爆炸，其中一次引爆起特大火灾，造成20多人伤亡；某天然气井口设备因硫化氢酸性气体腐蚀造成井喷，大火烧了二十多天，经济损失惨重；某化肥厂废热锅炉进口管因氢腐蚀引发爆炸，造成7人死亡等。

应力腐蚀破裂的正确描述

应力腐蚀破裂的正确描述
应力腐蚀破裂是金属材料在受到同时受到应力和介质腐蚀作用的情况下发生的一种破裂形式。

它通常发生在金属材料表层的应力集中区域，例如缺口或应力集中区。

应力腐蚀破裂的特点是破裂速度较快，破裂形态呈现出类似晶粒间断裂或缝隙式断裂的特征。

应力腐蚀破裂的机理主要包括以下几个方面：
1. 存在应力：金属材料受到的应力超过了其承受能力，导致局部区域发生应力集中。

2. 存在腐蚀介质：金属材料表面存在一定的腐蚀介质，例如水、盐水、酸等，使得金属材料发生腐蚀反应。

3. 形成原子溶解空穴：腐蚀介质与金属材料发生反应，生成一些金属离子和自由电子，此时金属表面形成一定的原子溶解空穴。

4. 溶解空穴扩散：溶解空穴在应力作用下扩散到应力集中区域，导致金属材料局部区域发生严重腐蚀，破坏了金属的完整性。

5. 腐蚀破裂扩展：应力腐蚀破裂在破裂源处形成一个小裂纹，然后沿着晶粒边界或金属内部发展扩展，最终导致材料发生破裂。

针对应力腐蚀破裂的防治措施主要包括选用耐腐蚀性能好的材料，合理设计和处理金属材料的表面，避免应力集中和缺陷的产生，以及避免暴露于腐蚀介质中等。

材料的应力腐蚀

材料应力腐蚀材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。

这里需强调的是应力和腐蚀的共同作用。

材料应力腐蚀具有很鲜明的特点，应力腐蚀破坏特征，可以帮助我们识别破坏事故是否属于应力腐蚀，但一定要综合考虑，不能只根据某一点特征，便简单地下结论。

影响应力腐蚀的因素主要包括环境因素、力学因素和冶金因素。

原理应力腐蚀是指在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。

这种腐蚀一般均穿过晶粒，即所谓穿晶腐蚀。

应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。

应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。

应力腐蚀一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。

常见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破坏的表面分别形成阳极和阴极阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。

由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。

加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。

这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。

影响应力腐蚀过程试验研究表明当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。

一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。

一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。

对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界，即临界应力强度因子要大于，裂纹才会扩展。

一般应力腐蚀都属于脆性断裂。

应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为，而且存在孕育期，扩展区和瞬断区三部分。

容易发生应力腐蚀的设备发生这种腐蚀的主要设备有热交换器、冷却器、蒸汽发生器、送风机、干燥机和锅炉特点造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引起。

这个应力可以是外加应力，也可以是焊接、冷加工或热处理产生的残留拉应力。

最早发现的冷加工黄铜子弹壳在含有潮湿的氨气介质中的腐蚀破坏，就是由于冷加工造成的残留拉应力的结果。