NaCl浓溶液中2205双相不锈钢的应力腐蚀讲义开裂行为研究

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双相不锈钢的耐蚀性
❖ 晶间腐蚀 ：晶间腐蚀常常发生在焊后的热影响区内，主要是因为碳 化物沿晶界析出造成贫铬区而引起的，双相不锈钢含碳量很低，同时 其他合金量也保证了奥氏体在焊后热影响区的重新形成，这样使碳化 物析出的危险减少到了最小程度，铁素体与奥氏体相相对平衡，从而 避免了晶间腐蚀的发生。
❖ 均匀腐蚀：均匀腐蚀的特点是在某一典型环境中，材料的保护钝化膜 被大面积地破坏,且腐蚀速度是均匀的。研究表明：在40%以下的所 谓稀硫酸中，双相不锈钢的耐腐蚀性比普通奥氏体不锈钢要好得多。
NaCl浓溶液中2205双 相不锈钢的应力腐蚀开 裂行为研究
精品
NaCl浓溶液中 2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂行为研究
Contents
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背景
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研究方法
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试验内容
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结论
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DSS的发展历程及特点
第一代 第二代 第三代
时间 20世纪40年代
20世纪70年代
20世纪80年代
主要特点
含高铬和钼，有很好的耐局部腐蚀能力， 但含碳量较高
❖ 氢脆理论认为：蚀孔底部或裂纹尖端形成的闭塞 电池内的PH很低，有利于阴极析氢反应的进行， 析出的部分氢进入金属，引起金属脆化，在拉应 力作用下应力腐蚀裂纹扩展直至脆性断裂。
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防止SCC的措施
为了防止SCC，主要从以下几个方面采取措施： 1.选材：避免使用敏感材料； 2.消除应力：改进结构设计、消除残余应力等； 3.涂层：将材料表面与环境分开； 4.改善介质环境：减少有害成分、加入缓蚀剂、改
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NaCl浓度的影响
源自文库
2.Ph值 不变
❖ 局部腐蚀：在卤素(经常是Cl-)离子的环境中,经常可以看到点腐蚀和 缝隙腐蚀，点腐蚀发生在与介质接触表面上，而缝隙腐蚀则发生在螺 母垫圈，某些残渣等沉积物和容器表面之间缝隙处。不锈钢耐点腐蚀 和缝隙腐蚀的能力是由其铬、钼和氮含量来决定的，这些合金元素的 影响是非常明显的。
❖ 应力腐蚀：双相不锈钢耐应力腐蚀破裂的能力是极为优越的，比奥氏 体不锈钢要好得多，其耐应力腐蚀破裂的能力随合金含量的增加而提 高。
超低碳，并含钼、铜或硅等元素，提高拉 伸性能及耐点蚀和缝隙腐蚀能力
含碳量更低，含高钼和高氮，具有良好的 耐孔蚀能力
1.含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氧化物腐蚀性能 2.含钼双相不锈钢具有良好的耐点蚀性能、有良好的耐腐蚀疲劳和磨损 腐蚀性能
3.焊接性良好，焊后不需热处理，焊接接头有良好的耐蚀性 4.双相不锈钢在300°C左右温度下使用，有脆性倾向，含铬量越低， 脆性相的危害也越小
变电位、促进成膜、阻止氢或有害物质的吸附； 5.电化学保护：由于应力腐蚀开裂发生在活化-钝
化和钝化-过钝化两个敏感电位区间，因此可以通 过控制电位进行阴极保护或阳极保护防止SCC发 生。
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研究方法
❖ 在含有氯化物的水环境中，双相不锈钢裂纹的产
生可能与点蚀、选择性溶解的夹杂相有关。 为此
设计了如下的试验方法来进行研究：
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重要概念
❖应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking）
SCC指一般奥氏体不锈钢在高温氯化物环境中,常常由 于受到应力腐蚀的影响而发生应力腐蚀破裂的现象。 ▪ 应力腐蚀破裂遍及国民经济和国防建设的许多部门，
它通常是在事先没有明显征兆、几乎没有宏观塑性变 形的情况下突然发生材料的脆性断裂，引起各种灾难 事故。据调查，应力腐蚀破裂占全部腐蚀破坏事故的 45.6%。
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产生应力腐蚀破裂的条件
❖ 产生应力腐蚀必须存在一定的拉应力，这种拉应力可能是 使用条件下外加载荷造成的工作应力，也可能是冷加工、 焊接、装配中产生的残余应力和热应力等，当拉应力大于 应力腐蚀临界应力值时才会产生应力腐蚀破裂。
❖ 金属本身对应力腐蚀具有敏感性。一般来说，合金和含有 杂质的金属比纯金属容易产生应力腐蚀
❖ 存在能引起该金属发生应力腐蚀破裂的特定杂质。每种合 金的应力腐蚀只是对某些特定的介质敏感，如不锈钢在含 氯离子的介质中容易发生应力腐蚀破裂。
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应力腐蚀机理
❖ 近代解释应力腐蚀破裂的理论很多，但由于引起应力腐蚀破裂的因素 非常复杂，因此至今尚无统一的见解，其中阳极溶解理论和氢脆理论 是较为人们所接受的理论。一般认为，黄铜的氨脆和奥氏体不锈钢的 氯脆属于阳极溶解型，而高强钢在水介质和湿硫化氢中的SCC属于 氢致开裂型。
❖ 纸浆和造纸行业 ❖ 在化肥行业如尿素、磷肥等行业双相不锈钢也得到了大量
的应用
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重要概念
❖双相不锈钢（Duplex Stainless Steel）
DSS指不锈钢中既具有奥氏体(α),又有铁素体 (γ)组织结构的钢种.
▪ 而且此二相组织要独立存在，且含量较大，一般认为， 在奥氏体基体上有≥15%的铁素体或在铁素体基体上 有≥15%的奥氏体，均可称为奥氏体+铁素体双相不 锈钢。
❖低应变速率试验 (Slow Strain Rate Test) 方法 属于动载荷加速试验方法，通过低应变速率试验 机控制处于腐蚀介质中的试样产生恒定速率的缓 慢变形。该方法的出发点是应力腐蚀的敏感性取 决于应变速率，只有在适当的应变速率范围内， 裂缝尖端的变形、溶解、成膜和介质扩散等才能 处于产生应力腐蚀开裂的敏感状态，优点是快速、 有效、重复性好。
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应用领域
❖ 在中性氯化物环境中应用 在化工生产中经常使用含有氯 离子的淡水作为冷却液，导致在使用304L、316L等奥 氏体不锈钢有应力腐蚀破裂的危险，而双相不锈钢正是可 以代替经常使用奥氏体不锈钢解决这一问题
❖ 炼油工业 主要用于常减压蒸馏、催化裂化和加氢脱硫等 装置
❖ 石油化工行业 石油化工行业的腐蚀环境特征是反应温度 高，介质中常含有高浓度或中等浓度的氯化物，易诱发不 锈钢应力腐蚀。在这一领域中不仅使用双相不锈钢，更多 使用超级双相不锈钢。
本文作者在试验 前作的预测~~~
❖ 试验中采用低应变速率测试(应变速率为4.1×10-6S-1)
技术来测定2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂的
敏感性，NaCl溶液的质量分数为1～26%，通
N2去氧，ph值为6.0，温度从25°C变化到 90°C，同时还采用AISI 316来进行对比研究。
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低应变速率加载系统