金属材料的应力腐蚀

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应力腐蚀概述

应力腐蚀概述应力腐蚀是一种材料在同时受到应力和特定腐蚀介质作用下发生的破坏现象。

它被广泛应用于金属材料的工程设计和失效分析。

应力腐蚀的研究对于提高材料的耐蚀性能以及确保工程结构的安全是至关重要的。

本文将对应力腐蚀的定义、机理、预防措施以及相关领域的应用进行概述。

一、应力腐蚀的定义应力腐蚀是指金属材料在受到应力和特定腐蚀介质作用下产生的破坏。

这种破坏的特点是剧烈，严重影响材料的使用寿命和安全性。

应力腐蚀与单独的应力或腐蚀介质作用下的腐蚀具有明显的区别，需要同时满足应力和特定腐蚀介质的作用才会发生。

二、应力腐蚀的机理应力腐蚀的机理非常复杂，一般包括三个要素：金属材料、应力和腐蚀介质。

在应力腐蚀环境中，金属表面的被动膜被破坏，导致金属原子与腐蚀介质发生直接作用。

这种作用会引起金属表面的溶解，形成裂纹或表面腐蚀。

同时，应力会加剧腐蚀过程，并促使裂纹的扩展和破坏。

三、应力腐蚀的预防措施为了减少应力腐蚀的发生，可以采取一系列的预防措施。

首先，选择适合的材料是非常重要的。

某些材料对特定腐蚀介质表现出更好的抗腐蚀性能，因此在设计和使用过程中应选择这些材料。

其次，通过适当的设计和加工可以减少应力的集中和作用时间，从而降低应力腐蚀的风险。

此外，应在设计和施工中注意腐蚀控制和材料保护，定期检测和维护工程结构的完整性。

四、应力腐蚀在相关领域的应用应力腐蚀广泛应用于金属材料的工程设计和失效分析。

在航空航天领域，应力腐蚀是导致飞机、火箭和导弹等航天器件失效的主要原因之一。

在核能领域，应力腐蚀研究对于保证核反应堆的安全运行至关重要。

此外，应力腐蚀还在化工、石油、冶金等工业领域具有重要意义，对于设备的正常运行和人们的生命财产安全具有重要的保障作用。

结论应力腐蚀是金属材料在应力和特定腐蚀介质作用下发生的破坏现象。

它需要同时满足应力和腐蚀介质的作用才会发生，具有剧烈的破坏性。

为了减少应力腐蚀的发生，可以采取材料选择、设计和加工、腐蚀控制等预防措施。

金属材料中的应力腐蚀研究

金属材料中的应力腐蚀研究随着现代化社会的发展，人们对于材料的要求越来越高。

金属材料是目前工程领域中最为常用的制造材料之一，因其具有优异的机械性能、电学性能和化学性能，被广泛应用于各种领域。

但是，在使用过程中，金属材料容易产生应力腐蚀，使其失去正常的使用寿命，因此对于应力腐蚀的研究显得尤为重要。

一、应力腐蚀的定义和发生机理应力腐蚀是指在金属材料受到应力同时又受到介质作用时所引起的一种腐蚀形式。

常见的应力腐蚀有三种形式，分别是氢致应力腐蚀、氧化腐蚀和晶间腐蚀。

应力腐蚀是一种十分危险的腐蚀形式，可能会导致材料的机械性能急剧下降，直接影响使用寿命和安全性。

应力腐蚀的发生机理很复杂，涉及到多种物理化学因素。

一般来讲，金属材料自身存在着内应力，而受到外加应力的影响，这些应力可能超过材料的破裂应力，从而导致金属材料发生应力腐蚀现象。

此外，介质中的物质也会对金属产生腐蚀，这种腐蚀因素在氢致应力腐蚀中更为明显。

二、应力腐蚀的危害性应力腐蚀对于金属材料的危害性非常大，主要包括以下几个方面：1. 会对材料的机械性能产生重大影响，降低材料的强度和韧性。

2. 会大量减缓材料的疲劳寿命，从而缩短其使用寿命。

3. 会导致材料出现裂纹和应力集中现象，进一步加剧材料的破坏。

4. 在某些特殊情况下，还会引发爆炸和火灾等危险事故。

因此，应力腐蚀研究不仅对于材料的发展十分重要，更是涉及到人们的安全和健康。

三、现有应力腐蚀研究方法为了防止和减少应力腐蚀的发生，科学家们已经发明了多种应力腐蚀研究方法。

当前常用的研究方法主要包括以下三种：1. 金属材料实验研究：这种方法主要是通过实验的方式来探究金属材料在应力腐蚀作用下的变化规律，从而研究应力腐蚀的机理和规律。

2. 数值模拟研究：这种方法主要是基于数值模拟方法，通过计算机模拟实验，对应力腐蚀现象进行分析研究。

3. 材料失效分析研究：这种方法主要是通过对于已经出现应力腐蚀问题的材料进行失效分析，从中总结出其发生应力腐蚀的原因和特点。

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

阴极反应消耗电子，释放氢，除了对阳极过程所产生的电子起作用外，对应力腐蚀裂纹的扩展并不产生直接影响
HE是由于合金在阴极区吸收了阴极反应产物氢原子，诱导氢脆而产生开裂和扩展的；阳极过程仅提供电子而对氢脆不产生影响
阳极过程的SCC可因阴极防护而停止，阴极过程的HE可因阳极保护而不在进行
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二.应力腐蚀断裂应力腐蚀－普遍而历史悠久的现象
古代波斯王国青铜少女头像上具有SCC现象
黄铜弹壳开裂、黄铜冷凝管SCC现象
蒸汽机车锅炉碱脆铝合金在潮湿大气中的SCC；
问题引出
奥氏体不锈钢的SCC；
含S的油、气设备出现的SCC；航空技术中出现的钛合金的SCC 腐蚀领域研究最多的课题－应力腐蚀开裂
入特制的慢应变速率试验机中，由于试验处于环境室中，可在慢拉伸过程中同时研究其它因素如温度、电极电位和溶液 p H值等对应力腐蚀过程的影响。
三.金属的氢脆和氢损伤
氢脆和应力腐蚀在产生原因和机理上的区别
SCC是由于裂尖的阳极溶解，其扩展途径既可以是合金内部已存在的活性通道，也可是裂纹前沿因塑性变形而形成的活性区；
不锈钢的应力腐蚀
现象：NaCl及高温水中机理：阳极溶解型在应力的协同作用下，加速金属内活化区的溶解而导致断裂的机理
高强钢的应力腐蚀
现象：海水及硫化物中破裂机理：环境氢脆原因：氢渗入材料内部
二.应力腐蚀断裂
应力－力学因素
拉伸应力来源： 1. 残余应力－加工、冶炼、装配过程中产生的 2. 外应力及工作所承受的载荷
3. 体积效应所造成的不均匀应力
应力在特定破裂体系中起以下作用
应力引起塑性变形；应力使腐蚀产生的裂纹向纵深扩展
应力使能量集中于局部

金属设备的应力腐蚀及预防措施

金属/设备的应力腐蚀及预防措施一、应力腐蚀的机理和特点1．应力腐蚀----金属/设备在拉应力和腐蚀介质同时作用下产生脆性破裂，叫应力腐蚀破裂。

2．应力腐蚀破裂的裂缝形态----主要有二种：a.沿晶界发展，称晶间破裂。

b.裂缝穿过晶粒，称穿晶破裂。

也有混合型，主逢为晶间型，支缝或尖端为穿晶型。

3．应力腐蚀的特征----a.必须存在拉应力（外加载核、热应力、冷/热加工或焊接后的残余应力等），若存在压应力则可抑制这种腐蚀。

b.发生应力腐蚀开裂(SCC)必须同时满足材料、环境、应力三者的特定条件。

也就是说一般只发生在一定的体系，如奥氏体不锈钢/CI-体系，碳钢/NO-3体系，铜合金/NH+4体系等。

根据介质主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐、氨、含氧水及硫化物等，而分别称为氯裂（氯脆）、碱裂（碱脆）、硝裂（硝脆）、氨裂（氨脆）、氧裂（氧脆），还有硫化物应力开裂等。

c. 应力腐蚀开裂与单纯由机械应力造成的开裂不同，它在极低的负荷应力下也能产生开裂。

d. 应力腐蚀开裂与单纯由腐蚀引起的开裂也不同，腐蚀性极弱的介质也能引起应力腐蚀开裂。

其全面腐蚀常常很轻，而且没有变形预兆，即发生突然断裂，应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。

4．应力腐蚀的机理----应力腐蚀的机理很复杂，按照左景伊提出的理论，破裂的发生和发展可区分为三个阶段：a.金属表面生成钝化膜或保护膜。

b. 钝化膜或保护膜局部破裂，产生孔蚀或裂缝源。

c.裂缝内发生加速腐蚀，在拉应力作用下，以垂直于应力的方向深入金属内部。

裂缝多半有分枝，裂缝端部尖锐，端部的扩张速度很快，断口具有脆性断裂的特征。

二、应力腐蚀试验方法根据应力的加载方法不同，应力腐蚀试验方法主要可分为以下四类：恒变形法----给予试样一定的变形，对其在试验环境中的开裂敏感性进行评定恒载荷法(SSCC)----方法有拉伸试验、弯梁试验、C形环试验、双悬臂梁试验，常用拉伸试验，即把单轴拉伸型的试样进行H2S水溶液应力腐蚀试验，试验介质为%HAc+5%NaCl+饱和H2S水溶液，试验在恒负荷拉伸应力腐蚀试验机上进行。

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。

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应力腐蚀

应力腐蚀（一）应力腐蚀现象金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂。

应力腐蚀断裂并不是金属在应力作用下的机械性破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的迭加所造成的，而是在应力和化学介质的联合作用下，按持有机理产生的断裂。

其断裂抗力比单个因素分别作用后再迭加起来的要低很多。

由拉伸应力和腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性断裂称为应力腐蚀（常用英文的三个字头SCC表示）。

不论是韧性材料还是脆性材料都可能产生应力腐蚀断裂。

应力腐蚀断裂一般都是在特定的条件下产生的：1．只有在拉伸应力作用下才能引起应力腐蚀开裂(近来有研究说压应力下也可能产生)。

这种拉应力可以是外加载荷造成的应力；也可以是各种残余应力，如焊接残余应力，热处理残余应力和装配应力等。

一般情况下，产生应力腐蚀时的拉应力都很低，如果没有腐蚀介质的联合作用，机件可以在该应力下长期工作而不产生断裂。

2．产生应力腐蚀的环境总是存在特定腐蚀介质，这种腐蚀介质一般都很弱，如果没有拉应力的同时作用，材料在这种介质中腐蚀速度很慢。

产生应力腐蚀的介质一般都是特定的，也就是说，每种材料只对某些介质敏感，而这种介质对其它材料可能没有明显作用，如黄铜在氨气氛中，不锈钢在具有氯离子的腐蚀介质中容易发生应力腐蚀，但反应过来不锈钢对氨气，黄铜对氯离子就不敏感。

3．一般只有合金才产生应力腐蚀,纯金属不会产生这种现象.合金也只有在拉伸应力与特定腐蚀介质联合作用下才会产生应力腐蚀断裂。

常见合金的应力腐蚀介质：碳钢：荷性钠溶液，氯溶液，硝酸盐水溶液，H2S水溶液，海水，海洋大气与工业大气奥氏体不锈钢：氯化物水溶液，海水，海洋大气，高温水，潮湿空气（湿度90%），热NaCl，H2S水溶液，严重污染的工业大气（所以不锈钢水压试验时氯离子的含量有很严格的要求）。

马氏体不锈钢：氯化的，海水，工业大气，酸性硫化物航空用高强度钢：海洋大气，氯化物，硫酸，硝酸，磷酸铜合金：水蒸汽，湿H2S，氨溶液铝合金：湿空气，NaCl水溶液，海水，工业大气，海洋大气（二）应力腐蚀断口特征与疲劳相似，应力腐蚀断裂也是通过裂纹形成和扩展这两个过程来进行的，一般认为裂纹形成约占全部时间的90%左右，而裂纹扩展仅占10%左右。

金属材料应力腐蚀裂纹的探讨

金属材料应力腐蚀裂纹的探讨摘要金属被环境介质的化学以及电化学作用而受破坏过程即腐蚀。

根据工程实情，对应力腐蚀裂纹的形成等问题展开研究，对设计中怎样更有效地实施措施以防止金属材料应力腐蚀的现象发生以及在生产实践中怎样处理金属材料应力腐蚀裂纹的问题进行探究。

关键词金属材料；应力腐蚀；裂纹中图分类号：tg111.91 文献标识码：b 文章编号：1671-489x （2013）06-0131-021 应力腐蚀概论应力腐蚀指的是金属材料或结构处于静载拉应力与一定的腐蚀环境一起作用下所导致发生的脆性破裂。

1.1 金属材料应力腐蚀裂纹金属材料于一定的腐蚀环境中，被应力作用，因着金属本身微观径路在设限范围内产生腐蚀而呈现裂纹的现象称应力腐蚀裂纹。

应力腐蚀裂纹的特征是金属外表为脆性机械断裂。

裂纹只产生于金属的部分区域，由内向外发展，通常是与作用力保持垂直状态。

金属材料应力腐蚀裂纹同简单因应力导致的破坏不一样，其腐蚀在极其微弱的应力条件下也可以产生；金属材料应力腐蚀裂纹同单一因腐蚀造成的破坏也不一样，其腐蚀性最为微弱的介质也可以导致腐蚀裂纹。

而处于严重的全面腐蚀状况下，则不易发生应力腐蚀裂纹现象。

应力腐蚀外表没有变化，裂纹发展速度极快并且很难意料，因此可以说是一种具有极大危害性的破坏形式。

它的破坏往往是无法意料的，就发展速度而言，能够达到孔蚀的数百万倍。

导致设备发生渗漏现象及至爆炸，是所有腐蚀形态中最具危害的一种。

1.2 氢脆理论依据裂纹发展阶段的电化学反应，可将应力腐蚀划分成阳极和阴极两个反应敏感型。

具体说明：1）应力腐蚀阳极反应敏感指的是此类应力腐蚀裂纹的产生与发展阶段都是受裂纹处金属的阳极溶解制约的，裂纹的发展快慢也是由金属阳极溶解的快慢决定；2）应力腐蚀阴极反应敏感指的是此类应反应阶段中因阴极吸氢而导致的脆性破坏，其也称之为氢脆型应力腐蚀。

而氢脆裂纹指的是金属材料在应力作用下，因为腐蚀反应所产生的氢为金属所吸收出现氢蚀脆化导致的裂纹。

应力腐蚀和晶间腐蚀的区别

应力腐蚀和晶间腐蚀的区别在不锈钢的问题上经常提到应力腐蚀和晶间腐蚀，他们的腐蚀到底有什么不同呢？如何区分呢？1、晶间腐蚀晶粒间界是结晶方向不同的晶粒间紊乱错合的界域，因而，它们是金属中各溶质元素偏析或金属化合物沉淀析出的有利区域。

在某些腐蚀介质中，晶粒间可能先行被腐蚀。

这种沿着材料晶粒间界先行发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的局部破坏现象，称为晶间腐蚀。

特点是金属的外形尺寸几乎不变，大多数仍保持金属光泽，但金属的强度和延性下降，冷弯后表面出现裂缝，失去金属声，作断面金相检查时，可发现晶界或毗邻区域发生局部腐蚀，甚至晶粒脱落，腐蚀沿晶界发展推进较为均匀。

2、应力腐蚀金属材料在应力（拉应力）和腐蚀介质的联合作用下，经过一定时间后出现低于材料强度极限的脆性开裂现象，致使金属材料失效，这种现象称为应力腐蚀开裂。

特点是出现腐蚀裂缝甚至断裂，裂缝的起源点往往在点腐蚀小孔或腐蚀小坑的底部；裂缝扩展有沿晶间、穿晶粒和混合型三种，主裂缝通常垂直于应力方向，多半有分枝；裂缝端部尖锐，裂缝内壁及金属外表面的腐蚀程度通常很轻微，裂缝端部的扩张速度很快，断口具有脆性断裂的特征。

首先，试验方法不同，晶间腐蚀试验采用硫酸和硫酸铜，加热温度650℃左右；应力腐蚀试验采用沸腾氯化镁，加热到1025℃。

其次，试验目的不同，晶间腐蚀试验是考核沿晶界的局部腐蚀情况；应力腐蚀试验是考核表面裂纹所显示的应力承受水平。

其相同之处是，都是针对不锈钢的检验，都是当对检验结构有疑问时，采用金相检验予以确认。

晶间腐蚀：金属晶界区域的溶解速度远大于晶粒本体的溶解速度时，就会产生晶间腐蚀，产生原因主要是金属晶界区的物质同晶粒本体的电化学性质有差异（外在要具有适当的介质在该介质条件下足以显示出晶界物质同晶粒本体之间的电化学性质差异，而这种差异引起不等速溶解）。

当固溶处理后的奥氏体不锈在500~850温度范围内加热时过饱和的碳就要全部或部分地从奥氏体中析出，形成铬地碳化物，分布在晶界上，析出的碳化铬的含铬量比奥氏体基体的含铬量高得多，含铬量这样高的碳化晶界析出必然使碳化物附近的晶界区贫铬，形成贫铬区，贫铬区的电解密度比晶粒本体溶解电解密度大很多，从而使贫铬区优先溶解，产生晶间腐蚀。

应力腐蚀和氢脆

在纵向断面上，裂纹呈现近似圆形或椭圆形的银白色斑点，故称白点；在横断面宏观磨片上，腐蚀后则呈现为毛细裂纹，故又称发裂。
10CrNiMoV钢锻材调质后纵断面上的白点形貌
如炼油过程中的一些加氢反应装置；石油化工生产
过程中的甲醇合成塔等。
二、氢的来源
按照氢的来源可将氢脆分为内部氢脆和环境氢脆。
⑴内部氢脆：材料在使用前内部已含有足够的氢
并导致了脆性，它可以是材料在冶炼、热加工、热处理、焊接、电镀、酸洗等制造过程中产生。
严格控制电镀工艺，镀后还要通过对电镀件长时间的烘烤，使游离状的氢得以释放，减轻对镀件产品的影响。
M——裂纹截面上的弯矩， M＝F·。 L B——试样厚度。 W—— 试样宽度。 a—— 裂纹长度。
1/ 2
4.12M KI 3/ 2 BW
1 3 a a3
能力知识点3 提高应力腐蚀抗力的措施
降低和消除应力
在加工(如热处理、焊接、电镀等)和装配过程中，应尽量避免产生残余拉应力，或者在加工中采取必要的消除应力措施。制备和装配时尽量使结构具有最小的应力集中系数，并使其与介质接触部分具有最小的残余拉应力。
三、氢脆的类型和特点
氢可通过不同的机制使金属脆化，因氢脆的种类很多，现将常见的几种氢脆现象从其特征简介如下。
1.氢蚀
这是由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导致金属脆化。如在石油高压加氢及液化石油气的设备中，在300～ 500℃时，由于氢与钢中的碳化物作用生成高压的CH4气泡，当气泡在晶界上达到一定密度后，金属的塑性将大幅度降低。这种氢脆现象的断裂源产生在工件与高温、高压氢气相接触的部位。宏观断口形貌：呈氧化色，颗粒状；微观：晶界明显加宽，呈沿晶断裂。

机械加工中金属材料腐蚀的原因及防护

节能与环保—350—机械加工中金属材料腐蚀的原因及防护王福红（中国工程物理研究院材料研究所，四川江油 621907）金属材料由于具备良高的强度与刚度，成为机械加工常见材料，但是其发生腐蚀的情况比较常见，如果不及时采取有效的控制措施，将可能对其所在区域乃至整个系统带来不良影响，因此在机械加工过程中，做好金属才来的防腐工作至关重要。

1.机械加工中金属材料腐蚀的原因分析无论何种材料，均谋求固定或者恢复至某个稳定和低能量状态。

对大部分的金属材料而言，处于低能量状态，其在自然界存在的形式主要为氧化物或者其他化合物，但是当金属材料处于不洁净状态时便将其成为腐蚀，接下来总结了不同类型的腐蚀类型，并就这些腐蚀的原因进行了分析。

1.1电化学腐蚀这类腐蚀发生的主要原因是金属处于潮湿的环境下，这种环境会促使金属材料跟一些物质发生氧化还原反应，从而引起腐蚀的情况。

1.2化学腐蚀在机械加工中，金属材料化学腐蚀主要指的是在金属表面同各类介质发生的一种化学反应，在此过程中不会形成电流，并且翻身反应的速度与金属的活泼性成正相关，当其所处的环境温度越高、氧化剂的浓度越高，发生腐蚀的可能性越高。

1.3均匀腐蚀与其他金属腐蚀类型相比，均匀腐蚀的产生的危害更低，该类型的腐蚀主要发生在金属的表面。

因此在机械加工设计过程中，应当采用耐腐蚀的材料或者考虑腐蚀裕量来提升设备的强度，延长其使用寿命。

1.4应力腐蚀机械加工过程中，在应力与腐蚀性介质的共同作用下，金属会形成应力腐蚀，形成腐蚀裂缝并且迅速扩散的现象，这种腐蚀现象也是在机械加工过程中比较常见的一类早期脆性破坏。

应力腐蚀是机械加工中金属材料早期脆性破坏的最常见表现。

通常情况下，如果机械加工设计的应力值应当在允许范围内，腐蚀的速度比较缓慢，但是针对一些特殊的金属类型，容易在温度、腐蚀相互作用下形成的腐蚀。

1.5点蚀在机械加工中金属材料也容易发生点蚀，其中凹坑式腐蚀为主要特征，同时伴有明显的局部特征。

材料力学性能金属的应力腐蚀和氢脆

镍基合金
热浓NaOH溶液，HF溶液和蒸汽
发烟硝酸，300℃以上旳
钛合金氯化物，潮湿性空气及海
水
（3）一般以为，纯金属不会产生应力腐蚀，全部合金相应力腐蚀都有不同程度旳敏感性，合金也只有在拉伸应力与特定腐蚀介质联合作用下才会产生应力腐蚀断裂。
但在每—种合金系列中，都有相应力腐蚀敏感旳合金成份。例如，铝镁合金中当镁旳质量分数不小于4％，相应力腐蚀很敏感；而镁旳质量分数不不小于4％时，则不论热处理条件怎样，它几乎都具有抗应力腐蚀旳能力。
第六章金属旳应力腐蚀和氢脆断裂
金属工件在加工过程中往往产生残余应力，在服役过程中又承受外加载荷，假如与周围环境中多种化学介质或氢相接触，便会产生特殊旳断裂现象，其中主要有应力腐蚀断裂和氢脆断裂等，这些断裂形式大多为低应力脆断，具有很大旳危险性。
本单元主要简介应力腐蚀、氢脆和腐蚀疲劳产生旳原因、断裂特征和影响原因等，简介金属材料抵抗应力腐蚀、氢脆和疲劳腐蚀断裂旳力学性能指标及预防其断裂旳措施。
➢ 与脆性断口相同。沿晶断裂，晶界面上有许多撕裂棱。 ➢ 实际断口裂纹扩展途径和KI有关：
KI高，穿晶韧窝； KI中，准解理； KI低，沿晶
➢ 断裂类型与杂质含量有关杂质高——沿晶断裂杂质低——穿晶断裂
三、钢旳HIC机理
高强钢HIC三阶段：
1）孕育阶段（[H]钢中迁移[H]偏聚裂纹）
➢ 三个环节：氢原子进入钢中、氢在钢中旳迁移和氢旳偏聚。 → 需要时间
腐蚀； 2.造成应力腐蚀破坏旳应力为极小应力。
钢丝应力腐蚀与一般拉应力断裂比较
二、应力腐蚀产生旳条件
（1）只有在拉伸应力作用下才干引起应力腐蚀开裂( 近年来，也发觉在不锈钢中能够有压应力引起)。

钢铁的腐蚀介绍

钢铁的腐蚀介绍在金属材料中，钢铁的腐蚀无疑是其中最重要的，因为它使用的范围很广，影响也很大；举凡桥梁、机械、结构物或关系公共工程的建设，无不与钢铁材料有关。

基本上，钢铁材料的腐蚀现象，主要也是由于化学及电化学因素所引起，而其常见的形式有：直接氧化腐蚀、均匀腐蚀、伽凡尼腐蚀、穿孔腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀、延晶腐蚀、浸蚀腐蚀、空洞腐蚀和磨擦腐蚀等，由于形式很多包含范围很多，包含均匀腐蚀、伽凡尼腐蚀、穿孔腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀、和延晶腐蚀等。

1、直接氧化腐蚀高温或缺乏水份的情况下，铁的腐蚀型态将不同于常温下的反应，而直接与氧结合，其反应式：4Fe＋3O2 2Fe2O3氧化铁由于氧化铁并不够细致，因此氧气仍可渗入，并形成FeO（氧化亚铁）和Fe3O4（四氧化三铁）等氧化物，这样的情况在钢的热轧或是热处理时常会发生，称为鳞皮。

2、均匀腐蚀(Uniform attack corrosion)当一种金属置于电介质(或电解质)中，金属的某部分区域会比其他区域更为"阳极"，而且这些区域的位置会不时移动，有时也会周而复始，这样的现象使得腐蚀现象在各处均匀发生，称为均匀腐蚀。

这种型态如平常我们所见的铁生锈即属之，金属的高温氧化或是镍的成雾状(fogging)也都是均匀腐蚀的例子。

3、均匀腐蚀的量测均匀腐蚀的速率，通常可以用几种单位表示。

国内外常用的有：每年侵蚀的公厘mm数、密尔mil数(mpy，mils penetration per year，1mil=1/1000吋=0.025mm)、和英寸数(ipy，inches penetration per year)，但有时由于不易量度，也以损失的重量mdd (milligrams per square decimeter per day)或每年损失的重量再来推估mpy等其它各种数值。

以钢为例，在海水中的腐蚀速率约为25mdd，相当于5mpy。

一般来说，腐蚀的初始速率常较最终速率为大，因此测定腐蚀速率时，要记录整个过程，以外插法可能会产生很大的错误。

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。

金属材料白点产生的原因

金属材料白点产生的原因1.冶炼和加工过程中的氧化：金属在冶炼和加工过程中容易与氧气发生反应，形成氧化物，导致白点的产生。

特别是在高温条件下，金属表面容易与空气中的氧气接触，形成氧化层，使金属表面出现白点。

这也是金属材料会遭受腐蚀的重要原因之一2.金属内部的杂质：金属材料中含有不同程度的杂质，这些杂质在金属材料中形成结晶或者析出，导致金属表面出现白点。

这些杂质通常是金属中的非金属元素或者金属之间的化合物，如锡、锑等。

在金属的熔融和凝固过程中，这些杂质容易分离出来，形成结晶或者析出，从而在金属表面形成白点。

3.金属材料的腐蚀：金属材料在一些环境条件下会受到腐蚀作用，从而在金属表面形成白点。

腐蚀的方式可以有很多种，如电化学腐蚀、化学腐蚀等。

在腐蚀过程中，金属表面的金属离子被带走，而非金属离子或者化合物则附着在金属表面，形成白点。

4.金属材料的应力腐蚀开裂：金属材料在受到应力的作用下容易发生腐蚀，从而产生白点。

应力腐蚀是指在存在应力的条件下，金属材料遭受腐蚀并发生开裂的现象。

开裂的位置通常是金属材料中存在缺陷或者腐蚀的部位，因此也容易形成白点。

5.金属材料的疲劳断裂：金属材料在应力交变作用下容易发生疲劳断裂，从而形成白点。

疲劳断裂是指在周期性的应力作用下，金属材料的应力集中处出现裂纹，并最终导致材料断裂。

断裂的部位通常会形成白点，这是由于裂纹处的内部应力和外部环境的作用导致了金属表面的腐蚀。

综上所述，金属材料白点的产生原因可以有多种，主要包括氧化、杂质、腐蚀、应力腐蚀开裂和疲劳断裂等。

这些原因通常是相互作用的结果，而不是单一的因素导致的。

因此，在金属材料的制备和使用过程中，需要综合考虑以上因素并采取相应的措施来防止白点的产生。

金属材料抗应力腐蚀性能分析及预防措施

金属材料抗应力腐蚀性能分析及预防措施摘要：在工业中，金属材料的应力腐蚀是个常见的问题。

本文通过深入分析金属材料应力腐蚀出现的原因及其特点，并提出了预防应力腐蚀的措施，比如合理选材，结构优化设计，工艺优化，缓腐蚀药剂来改变工作环境环境等，对金属材料防应力腐蚀有一定的积极作用。

关键词：金属材料焊接，应力腐蚀，预防措施一、金属材料应力腐蚀性产生的原因以及特点金属材料表面容易发生腐蚀开裂现象，这种腐蚀开裂是当金属材料暴露于在具有腐蚀性的环境中，且材料表面拉应力过大造成的。

产生金属材料表面应力腐蚀开裂特点，首先应力是产生腐蚀开裂首要条件，造成金属材料应力腐蚀开裂，必须要存在应力，尤其是存在拉应力。

那么这个应力又是如何产生的呢？金属材料表面产生的应力是由成型过程产生的。

比如，在焊接成型过程中，由于焊接热应力及焊接工装夹具夹紧力，致使部分残余应力不均匀的产生在零部件上，类似的有铸造应力，锻造应力，热处理应力等等，这些不均匀的应力就是金属材料表面脆弱的部位。

另外，金属材料大多应用在日常生活环境中，在这些环境中有大量腐蚀性物质，通过空气流通附着在金属材料的接口处和其他应力集中部位，嵌入到了金属材料中，腐蚀性物质在金属材料中堆积扩张，从而造成了扩张应力，进而引发了应力腐蚀裂纹。

第二，金属材料应力腐蚀性裂纹断裂，与时间成正比例关系，这种失效现象并不是出现应力后就立即产生的，而是随着时间的不断推移，逐渐产生扩大的一种腐蚀断裂问题，而这一点与氢致滞后开裂有非常大的相似性。

最后，造成金属腐蚀性断裂现象的应力一般都是低应力产生的，由于金属所处的环境具有一定的腐蚀性，这使得金属材料表面腐蚀部位整体变脆，在低应力出现的时候，就产生金属材料腐蚀性开裂现象。

在石油化工产业中，应力腐蚀性开裂是最常见的问题，也是主要造成石油化工产业中设备运行故障甚至出现失效现象的重要原因，金属材料应力腐蚀性裂缝，给石油化工企业正常施工造成了困扰，但是由于金属材料应力腐蚀性开裂的产生是无法预测的，所以这个问题也就成为石油化工产业中最大的安全隐患，他对石油化工产业的发展造成了极大的负面影响。