应力腐蚀开裂
金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法
金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在工业生产中，金属材料常常处于潮湿、含硫化氢的环境中，容易发生应力开裂和应力腐蚀开裂等问题，从而导致设备损坏甚至事故发生。
对金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能进行试验具有重要意义。
一、实验前的准备工作1. 选择试验样品：根据实际使用条件选择符合要求的金属样品，一般包括不锈钢、碳钢等。
2. 制备试验溶液：根据实际工作环境中的H2S浓度和温度制备相应的试验溶液，通常使用硫化氢溶液。
3. 设备准备：准备好所需的实验设备，包括腐蚀试验仪、拉伸试验机、电化学工作站等。
二、试验方法1. 抗硫化应力开裂试验：（1）制备试样：制备符合标准要求的试样，通常采用缺口试样。
（2）浸泡试样：将试样浸泡在硫化氢溶液中，在设定的环境参数下进行实验。
（3）观察试样：观察试样在实验过程中的裂纹情况，记录裂纹扩展情况和断裂形态。
（2）加载试样：在设备上加载试样施加一定的拉伸载荷，使试样发生应力开裂。
三、实验结果分析通过以上试验方法可以获得金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能数据，可以用于评估金属材料在潮湿硫化氢环境下的使用寿命和性能稳定性。
同时可以针对不同金属材料提出相应的改进措施和防护措施，减少事故发生的风险。
金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂试验方法对于工业生产中金属材料的安全可靠运行具有重要意义，通过科学准确的试验方法，可以有效提高金属材料的抗腐蚀性能，延长设备的使用寿命，确保工业生产的安全稳定进行。
第二篇示例：金属材料在高硫化氢（H2S）环境中容易发生应力开裂、应力腐蚀开裂等问题，这不仅会降低金属的使用寿命，也可能带来严重的安全隐患。
研究金属在H2S环境中的耐受性是非常重要的。
为了评估金属对硫化氢的抗性，常常需要进行应力腐蚀开裂试验和应力开裂试验。
应力腐蚀开裂临界应力强度因子
应力腐蚀开裂临界应力强度因子
应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking，SCC）是一种金属在受到应力和特定介质（如水、气体、化学物质等）共同作用下发生的腐蚀和开裂现象。
而临界应力强度因子（Critical Stress Intensity Factor）是指在材料开始出现裂纹扩展的临界点上所受到的应力强度。
在研究应力腐蚀开裂时，需要考虑多种因素。
首先是材料的特性，包括化学成分、晶粒结构、热处理状态等。
其次是环境因素，如介质的PH值、温度、压力等。
还有作用在材料上的应力，可以是外部加载的应力，也可以是由材料自身的残余应力引起的。
这些因素共同作用下，会导致材料在特定条件下发生应力腐蚀开裂。
临界应力强度因子是评价材料抗应力腐蚀开裂能力的重要参数之一。
它反映了材料在特定环境中抵抗裂纹扩展的能力，是用来描述材料在应力腐蚀作用下抗裂纹扩展的能力的参数之一。
临界应力强度因子的大小与材料的性能密切相关，对于不同的材料和不同的环境条件，临界应力强度因子也会有所不同。
研究人员通常会通过实验和数值模拟的方法来确定材料在特定
条件下的临界应力强度因子。
这些数据对于工程实践具有重要意义，可以帮助工程师们选择合适的材料和设计合理的工程结构，以减少
或避免应力腐蚀开裂的发生。
总之，了解应力腐蚀开裂的临界应力强度因子对于材料科学和
工程实践都具有重要意义，它涉及材料的特性、环境因素和应力状
态等多个方面，需要综合考虑和研究。
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。
应力腐蚀断裂
应力腐蚀断裂一．概述应力腐蚀是材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力）和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。
它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中，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著。
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，减少应力集中。
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，采用阴极保护法见电化学保护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.一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开裂,合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。
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 -。
应力腐蚀断裂
裂纹扩展速率(da/dt)与K1的关系——三阶段：
lg da dt
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
K1SCC
K1C K1
图2 裂纹扩展速率(da/dt)与K1的关系
试验原理
疲劳裂纹扩展速率da/dN表达式
② 当整体金属仍是弹性 变形状态时，裂纹尖 端的前沿为塑性区。
③ 裂纹尖端前具有三向 拉伸应力区，氢可在 此处富集。
裂纹尖端易于继续阳 极溶解，裂纹壁上阴 极反应析出的氢易于 进入金属。
位错与氢结合；运动 的位错快速输送氢。
指出富集部位，三向 拉伸区较疏松，富集 氢可降低应变能。
硫化物应力（SSC）腐蚀
K1
=
P
C3
(a W
B a
)
3）硫化氢环境门限应力强度因子KISCC的测定
材料在硫化氢环境下的 抗断裂特性
实验方法 用螺栓对试样加载P0 ，
用引伸计测量加载过程 中试样裂纹开口位移， 记录中止时位移量V0
试件放入H2S溶液中，经过一定 时间，试件裂纹扩展 ，螺栓力
松弛，载荷下降， 则KI下降，
三向受拉处，物质最稀松，有空穴产生，氢集中 在空穴中。
焊接时，氢离子结合呈氢原子或氢分子，形 成107的大气压。高的压力使钢材表面出现 氢鼓包，内部产生裂纹。
要求焊接时焊条要烘干，不得受潮。
3.硫化物应力腐蚀性能试验方法
美国腐蚀工程协会NACE TM0177—2005规定了四种标准 方法：
W - a 2.5( Ke )2 0.2
K1SCC/s>0.3，视为合格
316l不锈钢应力腐蚀开裂要素
316l不锈钢应力腐蚀开裂要素让我们从简单的概念开始，深入探讨316L不锈钢应力腐蚀开裂的要素。
316L不锈钢是一种低碳型的不锈钢，具有优异的耐蚀性和机械性能，在化工、海洋工程、医疗器械等领域得到广泛应用。
然而，即使具有良好的腐蚀抵抗性，316L不锈钢也存在应力腐蚀开裂的问题，这给其应用带来了一定的局限性。
316L不锈钢应力腐蚀开裂的要素可以从以下几个方面进行全面评估：1. 化学成分316L不锈钢主要由铬、镍、钼和少量的铁、锰等元素组成。
其中，镍的含量对其抗应力腐蚀开裂性能起着重要的作用。
还需注意评估其他杂质元素的含量，以及其对应力腐蚀开裂的影响。
2. 环境因素环境因素是影响316L不锈钢应力腐蚀开裂的重要要素之一。
包括介质的PH值、氯离子浓度、温度等因素都会对其腐蚀性能产生影响。
还需评估材料处于的具体环境条件，如海水中、化工介质中等。
3. 应力状态材料的应力状态是引发应力腐蚀开裂的重要要素之一。
在实际应用中，316L不锈钢往往会受到各种静态和动态应力的作用，例如张应力、弯曲应力等。
需要对材料在不同应力状态下的腐蚀性能进行深入评估。
4. 微观组织316L不锈钢的微观组织对其应力腐蚀开裂行为也具有重要影响。
晶粒尺寸、晶界沿晶腐蚀、析出相等微观结构都会对材料的腐蚀性能产生影响，因此需要对材料的微观组织进行全面的分析。
基于以上要素的评估，可以进一步深入了解316L不锈钢应力腐蚀开裂的机制和规律，为其在实际应用中的预防和控制提供有益的指导。
总结回顾性部分，通过对316L不锈钢应力腐蚀开裂要素的全面评估，我们更深入地了解了这一不锈钢材料在特定环境条件下的腐蚀行为。
对于相关领域的工程师和研究人员来说，深入理解这些要素对于选择合适的材料、设计合理的工程结构以及预防应力腐蚀开裂具有重要意义。
个人观点方面，我认为对于316L不锈钢的应力腐蚀开裂要素进行全面评估，并加强对其机制和规律的研究，可以帮助我们更好地应对工程实践中的相关问题，提高材料的安全性和可靠性。
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。
316l不锈钢应力腐蚀开裂要素
如题：316L不锈钢应力腐蚀开裂要素一、316L不锈钢的基本概念316L不锈钢是一种低碳型的316不锈钢，具有优异的耐腐蚀性能，尤其适用于耐高温和高氯化物环境。
它的主要成分是铬、镍和钼，其中铬的含量达到了16，镍的含量达到了10，钼的含量达到了2.5。
这些成分赋予了316L不锈钢优异的耐腐蚀性能和机械性能，使其成为各种领域中广泛应用的一个重要材料。
二、316L不锈钢的应力腐蚀开裂概念应力腐蚀开裂是金属在受到一定的应力和腐蚀介质的作用下出现的一种特定形式的腐蚀现象。
对于316L不锈钢来说，其在一定条件下也会发生应力腐蚀开裂，这是因为不锈钢在一定应力和腐蚀环境下会发生微观裂纹并逐渐扩展，最终导致零件的失效。
而316L不锈钢应力腐蚀开裂要素就是指导致316L不锈钢在应力和腐蚀环境下发生应力腐蚀开裂的各种因素。
三、316L不锈钢应力腐蚀开裂的要素探究1. 应力：316L不锈钢的应力腐蚀开裂与应力密切相关。
高应力会加速316L不锈钢的应力腐蚀开裂，因此在设计和使用中要合理控制材料的应力状态，减少应力集中的地方，从而降低应力腐蚀开裂的风险。
2. 腐蚀介质：腐蚀介质的种类和浓度也会影响316L不锈钢的应力腐蚀开裂。
高浓度的氯化物、硫化物和溶解氧等物质都可能导致316L不锈钢的应力腐蚀开裂，因此在实际使用中要尽量避免接触这些腐蚀介质。
四、317L不锈钢应力腐蚀开裂的防护措施1. 合理设计：在零部件设计阶段，就应该考虑到应力腐蚀开裂的风险因素，采取合理的构造设计和表面处理，减少应力集中和腐蚀介质的侵蚀。
2. 材料选择：在特定环境中，可以选择抗应力腐蚀开裂性能更好的316L不锈钢，例如317L不锈钢，来取代316L不锈钢，提高零部件的抗腐蚀性能。
五、结语通过对316L不锈钢应力腐蚀开裂要素的深入探讨，我们可以更好地理解应力腐蚀开裂的机理和影响因素，从而采取更有效的防护措施，保障零部件的使用寿命和安全性。
也应该加强材料的研发和应用，不断提高不锈钢的抗应力腐蚀开裂性能，为工程实践提供更好的材料选择。
10-应力腐蚀开裂-氢致开裂
应力腐蚀开裂很普遍，化工
行业约占四分之一。危害性极大，
如飞机失事，桥梁断裂，油气管
爆炸。
6
304不锈钢在沸腾45%MgCl 溶液中的穿晶裂纹
敏化304不锈钢在室温连多硫 酸溶液中的晶间裂纹
应力腐蚀的裂纹有晶间型、穿晶型和混合型三种类型。
二、SCC发生的条件和特征
1、力学特征
应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造成的破坏。
1、贫铬理论—晶界碳化物析出（过渡期，固溶处理可消除）
晶界碳化物析出示意图
敏化热处理 不锈钢在弱氧化性介质中发生的 晶间腐蚀，可以用贫铬理论解释。
奥氏体不锈钢（含碳相对高） 铁素体不锈钢（含碳、氮低） 晶间腐蚀最易发生在活化—钝化 过渡区。
3
2、阳极相理论—晶界σ相析出并溶解 （过钝化区，固溶处理不能消除）
可逆氢脆：含氢金属在高速变形时并不显示脆性，而在缓慢
变形时由于氢逐渐向应力集中处富集，在应力与氢交互作用下形成 裂纹形核、扩展，最终导致脆性断裂。
28
2、第一类氢脆：氢脆的敏感性随应变速率增加而增加，即材 料在加载前存在某种裂纹源，加载后在应力作用下加快了裂 纹的形成与扩展。 氢腐蚀：氢在高温高压下与金属中第二相发生化学反应,生成
如锅炉钢在碱性溶液中的碱脆 低碳钢在硝酸溶液中的硝脆 奥氏体不锈钢在含氯离子溶液中的氯脆 黄铜在氨气氛中的氨脆 高强度钢在酸性或中性NaCl中的氢脆
特定的电位范围：应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀的发展有 一个共同点—均以“闭塞电池”机制为推动力。
10
合金的应力腐蚀断裂电位区（阴影）
铁的裂纹pH值及其电位分布
电位（V）
γ相
1.5
1.0
σ相
0.5
第五章6应力开裂腐蚀
饱和期：裂纹互相连接，内部脱碳直到碳耗尽。 体积不再膨胀
38
氢腐蚀的影响因素
• 温度 • 氢分压 • 冷加工变形：加速腐蚀（应变易集中在铁素体和碳化物界
面上，在晶界形成高密度微孔，增加了组织和应力的不均 匀性，增加气泡形核位置，并有利于裂纹的扩展。） • 碳化物的球化处理：使界面能降低而有利于孕育期的延长。 • 稳定化元素
机理：C+2H2 → CH4
Fe3C+2H2 → 3Fe+CH4
或4H + Fe3C → 3Fe+CH4
反应生成的高压气体，在高压、高温、含氢条件下氢
分子扩散到钢中，并生成甲烷，甲烷在钢中的扩散能力很
低，这样甲烷量不断增多，形成局部高压，造成应力集中
使该处发展为裂纹。（脱碳）
37
氢腐蚀过程
孕育期：晶界碳化物及其附近有大量亚微型充满甲烷的 鼓泡形核。 力学性能和显微组织均无变化
39
2、氢鼓泡（Hydrogen Blistering） 氢鼓泡是指过饱和的氢原子在缺陷位置（如夹杂、气孔、
微缝隙处）析出后，形成氢分子，在局部区域造成高氢压 （106MPa），引起表面鼓泡或形成内部裂纹，使钢材撕裂 开来的现象，称氢诱发开裂（HIC）或氢鼓泡（HB）。
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3、氢化物脆裂 （ Hydrogen Embrittlement） 氢化物脆裂脆（HE）是指由于氢扩散到金属中以固溶态
材料因素 力学因素
SCC
环境因素
2、发生应力腐蚀断裂的主要是合金，几乎所有金属的 合金在特定的环境中都有一定的应力腐蚀敏感性。例如， 纯度达9999%的铜在含氨介质中不会腐蚀断裂，但含有 004%磷或001%锑时，则发生开裂。
应力腐蚀开裂(SCC)课件
大家好，前面我们学习了全面腐 蚀、电偶腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀、 晶间腐蚀和选择性腐蚀。这些都 是不考虑外力的情况下金属的腐 蚀形态。
贵金属 全面腐蚀
次贵金属
电偶腐蚀
孔蚀
层状 塞状 缝隙腐蚀 晶间腐蚀 选择性腐蚀
实际上，在各种环境中服役的金 属材料，除了受腐蚀介质的作用 外，同时还受到各种应力作用， 这样将导致更为严重的腐蚀破坏。
安全区
其次，SCC裂纹也有一定的特点， 它们起源于表面；一般呈树枝状， 长宽尺寸相差几个数量级；扩展方 向一般垂直于主拉伸应力的方向； 有晶间型、穿晶型和混合型。晶间 型的有软钢、铝合金、铜合金等； 穿晶型的有奥氏体不锈钢、镁合金； 混合型的有钛合金等。
F F
混合型
SCC裂纹的扩展速率一般为106-10-3mm/min，比均匀腐蚀快 约百万倍，但又仅为纯机械断裂 速度的十亿分之一。在整个过程 中，扩展速率并不是一成不变的。
拉应力
拉应力 A区，裂纹两侧，腐蚀电流密度10-5A/cm2 阴极C 静态阳极A （稳定阳极）
介 质
腐蚀介质 A* 屈服阳极A* （动力阳极） A
A*区，裂纹尖端，腐蚀电流密度0.5A/cm2 阴极C
我画的很简陋，请进行美化，谢谢！
阴极保护可以防止和抑制应力腐 蚀破裂，是对此理论的证明，所 以其接受度较高。
这种现象尤其容易发生在热交换 器、冷却器、蒸汽发生器、送风 机等设备上，像锅炉璧、埋地管 道等，涉及所有重要的经济领域。
锅炉壁
埋地管道
由于是脆性断裂，所以往往会带 来灾难性的后果，如美国的“银 桥”由于长期在含有较高浓度的 硫化氢和二氧化硫的空气中服役 而突然断裂，造成46人丧生和 巨大的经济损失。
应力腐蚀
应力腐蚀&晶晶间腐蚀应力腐蚀开裂（SCC ）：是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。
应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。
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。
型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。
在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。
因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。
碳钢和低合金钢焊制的压力容器最常见的应力腐蚀环境包括：湿H2S 环境，液氨环境以及NaOH 溶液。
而奥氏体不锈钢压力容器最常见的应力腐蚀是氯离子引起的。
可产生应力腐蚀破坏的金属材料与环境的组合主要有以下几种： 1. 碳钢和低合金钢：介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等；2. 奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等；3. 含钼奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等；4. 黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等；5. 钛：含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等；6. 铝：湿硫化氢、海水等减弱应力腐蚀的有效方法就是对设备进行消除应力热处理。
消除应力热处理属于焊接工件被加热到500-650度而后再缓慢冷却的过程。
应力的降低起因于高温下的蠕变，在碳钢中从450度开始出现；在含钼的钢中，从550度开始出现。
温度越高，应力越易于消除。
但是一旦超过钢材的原始回火温度，钢的强度便要降低。
所以消除应力的热处理一定要掌握好温度和时间两个要素，缺一不可。
第五章-应力腐蚀开裂
黄铜季裂
第5章 应力腐蚀开裂
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.4 应力腐蚀开裂的过程
2）应力腐蚀失效过程
当裂纹扩展到试样的临界裂纹 长度，裂纹发生失稳扩展，试样断 裂，这个过程和静断相似。
更多的裂纹分叉。
不锈钢应力腐蚀裂纹分叉
第5章 应力腐蚀开裂
温度对316不锈钢应力腐蚀的影响
第5章 应力腐蚀开裂
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.2 应力腐蚀的环境因素
3）介质成分和浓度
对应腐蚀开裂起特定作用的“特性介质”浓度，往往在适当范围内时， 发生应力腐蚀可能性较大，开裂时间较短。
浓度很低时，往往开裂时间很长，有时甚至不开裂。但浓度影响究竟如 何，需视具体的“合金-环境”组合体系而言。
5.1.2 应力腐蚀的环境因素
3）介质成分和浓度
第5章 应力腐蚀开裂
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.3 应力腐蚀的力学因素
在发生应力腐蚀的体系中必须存在拉应力。拉应力有多种来源，主要可 分为两大类。
一类是内应力，零件或构件在制造加工过程中产生的残余应力，如(a)焊接， (b)剪、冲、穿孔、切割，（c）弯、卷边、涨管、铆接，（d）机械切削加 工，（e）热处理，（f）铸造。
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.2 应力腐蚀的环境因素
就腐蚀定义而言，是材料在环境作用下产生的破坏或变质，那么，环 境是首先应考虑的因素。研究表明，影响应力腐蚀破裂的重要环境因素有：
介质的种类和浓度、温度、溶液的pH值、粘度和溶液电位等.
1） 合金-环境特殊组合
并非给定的合金在任意环境下都会发生应力腐蚀开裂，也并非给定的环 境使所有合金都发生应力腐蚀开裂，发生应力腐蚀的合金-环境组合。不同 的“合金-环境”组合对环境的依赖性不同，且产生应力腐蚀破裂的机理也 不相同，Parkins曾将应力腐蚀破裂分为三类：
应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂（SCC）：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。
应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。
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。
在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。
因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。
1)点腐蚀：是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。
2)晶间腐蚀：晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城，因而，它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利区城。
因此，在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。
这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。
3)缝隙腐蚀：是局部腐蚀的一种形式，它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。
这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成，例如，在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。
4)全面腐蚀：是用来描述在整个合金表面上以比较均勺的方式所发生的腐蚀现象的术语。
当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。
不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。
全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。
应力腐蚀开裂机理及防护v1.2.
图：一催冷304/2B纵缝内表面焊缝裂纹
三、碳酸盐腐蚀开裂Carbonate cracking
1、机理 碳酸盐腐蚀开裂是在显碱性的含中高浓 度碳酸盐的碱性酸水、拉应力和腐蚀介质 共同作用下导致的开裂，氰化物有促进作 用。开裂往往沿着平行焊缝的母材传播， 偶尔也发生在焊缝熔合区和热影响区。
2、影响因素 影响开裂敏感度的因素有PH值、酸水中碳酸盐的 浓度和拉应力水平。
H
L
H
H
NO
L
M
M
L
M
H
NO
NO
L
L
L
L
M
NO
NO
NO
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。
炼油厂常见腐蚀形态及 机理 (应力腐蚀开裂)
茂名分公司RBI小组
2007年9月
一、应力腐蚀开裂SCC
1、定义 指敏感金属或合金在一定的拉应力和一 定的腐蚀介质共同作用下产生的特殊断裂 方式称为应力腐蚀开裂（SCC）。 应力来源于外加应力、焊接和冷加工产 生的残余应力、热应力等。
2、应力腐蚀开裂机理
>1000 H H H
38-66 67-93 94-268
氯应力腐蚀裂纹敏感性CLSCC
CL- PPM 温度
0C
PH>10
>1000 L M
1-10 L M
11-100 L L
不锈钢应力腐蚀开裂综述
不锈钢应力腐蚀开裂综述不锈钢应力腐蚀开裂，这事儿听起来就有点头疼，就像好好的一个铁打的汉子，突然被一种神秘的力量给弄出了内伤，表面上还看不出来呢。
不锈钢啊，咱们都觉得它挺厉害的，抗腐蚀能力强，硬度也不错，在好多地方都能用得上。
比如说厨房的那些锅碗瓢盆，好多都是不锈钢的，天天接触水啊、油啊、盐啊的，也没见坏得有多快。
可是呢，就是这么个看起来挺结实的材料，也有它的软肋，应力腐蚀开裂就是其中一个大麻烦。
应力，这东西就像是给不锈钢身上加了一道无形的枷锁。
咱们可以把不锈钢想象成一根皮筋，你要是一直拽着它，拉着它，时间长了，它就会变形。
这应力就有点像这个拽皮筋的力，只不过在不锈钢身上，这个力不是你用手拽的，而是来自于很多方面。
可能是在制造过程中，加工的时候产生的，也可能是在使用过程中，周围的环境给它造成的。
就好比一个人，本来好好的生活着，突然周围有各种压力，工作压力、生活压力啥的，时间长了，身体也可能会出毛病。
腐蚀呢，就像是一个悄无声息的小怪兽。
咱们知道不锈钢是抗腐蚀的，但这个应力腐蚀开裂，就像是小怪兽找到了不锈钢的弱点，从这个弱点开始进攻。
这个腐蚀就像水渗进石头缝里一样，一点点地侵蚀着不锈钢。
比如说在一些有化学物质的环境里，像有氯离子的地方，这氯离子就像是一群小小的破坏分子，专门找不锈钢的茬儿。
不锈钢在正常情况下能抵御很多东西，但在有应力的情况下，就像是一个正在打仗的士兵，背后突然被人捅了一刀，原本能抵挡的敌人现在也抵挡不住了。
那这个应力腐蚀开裂到底是怎么发生的呢？这就像一场阴谋的策划。
应力和腐蚀这两个因素就像是两个坏家伙勾结在一起了。
应力让不锈钢的内部结构变得不稳定，就像把一个房子的地基给弄松了。
然后腐蚀就趁虚而入，顺着这些不稳定的地方开始搞破坏。
本来不锈钢的原子们都排列得整整齐齐的，像一个个训练有素的士兵。
可是应力一来，这些原子就像是被打乱了阵型的士兵，变得手忙脚乱。
这时候腐蚀这个敌人就大摇大摆地进来了，在不锈钢内部横冲直撞。
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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。
不光在工业生产中，在公共设施中应力腐蚀也有着重大的影响北京西直门立交桥1979年建成通车，1999年拆除重建，使用不到20年。
除交通流量等客观因素外，主要是因溶雪撒盐造成的“盐腐蚀”。
二．应力腐蚀的发现应力腐蚀开裂最初出现在19世纪后期,当时,人们发现黄铜弹壳在存储过程中发生开裂,由于影响军事行动,两次世界大战之间,人们对此做了大量的工作。
19世纪末期出现铆接的蒸汽锅炉由于碱脆而发生爆炸及高强度钢的氢脆现象。
20世纪20年代,有报道高强度铝合金在海水中的应力腐蚀问题。
20世纪30年代,奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题又引起了人们的关注。
直到目前,由于金属材料广泛地应用在航空、海洋、石油、化工等国民经济的各个部门,应力腐蚀开裂又极具破坏性,开裂前没有明显的预兆,它的破坏性和危害性是最大的,所以,金属在不同介质中的应力腐蚀开裂一直得到人们的重视。
三．应力腐蚀的发生应力腐蚀是在应力和腐蚀同时作用下产生的。
同一种合金在不同的环境中,会发生不同的情况。
应力腐蚀主要发生在合金中,纯金属一般不会发生。
但并不存在绝对的纯金属,有时也会因有极少的不纯物产生断裂的敏感性,因而也不容忽视其应力腐蚀。
合金具有裂纹敏感性是因为合金成分中的微小偏析引起微裂纹而致,特别是晶界裂纹几乎全部是组织的晶界偏析而引起的。
另外,在金属中加人贵金属合金会增加其应力腐蚀的敏感性。
引起应力腐蚀的环境是因合金而异的。
如表1所示。
含氯离子腐蚀介质能引起较多种合金的应力腐蚀,表中列举了Hg及其化合物对应于Cu合金,硝酸盐对应于铁素体钢,硅酸盐对应于Ni合金的组合情况。
四．材料应力腐蚀的特点1.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。
假如经过去应力退火，这种事故就可以避免。
2.应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。
3.只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。
例如α黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而β黄铜在水中就能破裂。
4.应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9-10-6m/s，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。
5.应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。
6.应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物，而疲劳断口的表面，如果是新鲜断口常常较光滑，有光泽。
7.应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。
但不要形成绝对化的概念，应力腐蚀裂纹并不总是分枝的。
8.应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。
如果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽毛状的标记。
五．与应力腐蚀有关的因素1. 应力腐蚀断裂与整体腐蚀是完全不同的腐蚀。
在腐蚀性较弱，表面保护膜较稳定的环境中容易发生应力腐蚀。
在整体腐蚀较强的环境下应力腐蚀反而不易发生。
2.应力越大，越易发生应力腐蚀破坏。
在实际操作中，使用一年左右发生应力腐蚀者居多。
有学者认为是工作应力导致应力松弛的缘故。
如图：3.应力腐蚀断裂与金相组织(晶界、晶粒度、碳化物、氯化物等的析出、夹杂物、多相组织等)及合金成分之间有密切的关系。
4.应力腐蚀断裂与水溶液的pH值有关。
5.应力腐蚀断裂与水溶液的氧化还原电位的高低有关。
通常在钝化电位附近的电位区域较容易裂开6.利用阴极极化能防止裂纹扩展，且在断裂过程中，能阻止断裂的继续发展。
而阳极的极化会加速断裂的发展。
7.金属在气相中比在液相中更易发生应力腐蚀，如液氨贮罐的断裂部位经常发生在气相部位。
8.温度对产生应力腐蚀有很大的影响。
温度越高，越容易产生应力腐蚀。
六．引起应力腐蚀裂纹的应力大多数情况是只有在拉应力的时候才发生应力腐蚀，而在压应力的情况下是不会发生应力腐蚀的。
当有多向应力存在时，其最大主应力为拉应力时，即会发生应力腐蚀。
般除不锈钢外，金属均存在临界应力值，如当应力低于某一值时，不会发生应力腐蚀，一旦超过该值，即可能发生应力腐蚀。
该值即为临界应力值(Threshold Stess for Cracking)。
Mg合金及A1合金的临界应力值如下图所示一般除不锈钢外，金属均存在临界应力值，如下图所示七．应力腐蚀的机理应力腐蚀裂纹是沿晶界产生还是在晶内产生，主要取决于腐蚀环境和合金的组成。
但也不完全排除由于热处理工艺的变化而改变了裂纹的途径。
下表显示了材料与环境的组合中产生晶界腐蚀和晶内腐蚀条件的差异。
八．影响应力腐蚀的因素(1) 环境因素：奥氏体不锈钢对卤化物元素是十分敏感的；同样，一些铜合金对含氨的环境也是很敏感的。
奥氏体不锈钢固然对氯化物产生应力腐蚀很敏感，但氯或卤素离子并不是唯一的决定因素，产生SCC还必须有氧存在。
对加铌的18-8不锈钢研究发现，只要其中有百万分之几的氧就能和氯化物共同造成应力腐蚀。
奥氏体不锈钢在沸腾的MgCl2溶液中，只有氮浓度超过500X10-6才产生SCC，而在氮浓度小于500X10-6时，则不发生应力腐蚀。
溶液的PH值对应力腐蚀的敏感性也有很大的影响。
(2)力学因素：经轧制的高强度铝合金7075-T6板材，当沿着轧制方向取样作拉伸试验时，对应力腐蚀的抗力最高，门槛应力可达420MPa；当沿着板宽方向取样时，其门槛应力则为224MPa；如沿板厚方向取样作拉伸试验时，门槛应力只有49MPa，几乎只有轧制方向的1/10。
7075-T6铝合金所显示的应力方向性。
应力因素主要包括载荷类型、载荷大小、加载方向、加载速度等.就应力腐蚀开裂而言,应力方向必须与晶界相垂直,以便能够使其分离.产生应力腐蚀的关键因素之一就是要有应力作用.而不同的应力作用会产生不同的效果, 交变应力和环境共同作用产生腐蚀疲劳, 它和固定应力产生的应力腐蚀破裂通常有明显区别. 通常腐蚀疲劳比应力腐蚀产生的后果更严重. 此外, 加载速度的不同也会影响合金应力腐蚀的敏感性.(3)冶金因素：冶金因素主要包括铸造方式、加工方式和热处金应力腐蚀的影响, 发现阴极极化使铝合金应力腐蚀敏感性增大, 摩擦搅拌焊接的应力腐蚀敏感性比熔焊的低.九．应力腐蚀的防护(1)设计合理的结构：在压力容器中应尽量使应力分布均匀，避免局部应力集中。
如：不等壁厚的连接应采用缓慢过度连接，其斜度一般为1：4；对于卧式设备的开孔和焊缝应避免可能产生拉应力处；避免采用角焊缝，尽量采用对接焊缝(如下图)对于立式设备不要采用悬挂式支座或塔接式裙座；不要采用不连续的加强筋或由间断焊，点焊连接的加强筋；使设备的边、孔、角等危险部位处于低应力或压应力区。
避免采用间隙结构，由于间隙的存在，不仅使设备不连续，易出现应力集中，而且为腐蚀介质中的特效离子浓缩提供了条件，是间隙中介质的特效离子浓度高于临界浓度，降低了间隙中介的PH值，从而在电化学方面满足了应力腐蚀的条件。
因此焊缝结构应设计成全焊透结构；换热管与管板的连接应采用焊胀并用的结构；接管不能用承插焊。
(2)选择适用耐腐蚀材料: 耐蚀材料的选择包括金属材料和非金属材料。
这些材料虽然耐腐蚀，但其强度却很低，在设计时可将受力件和耐蚀件分开，用耐蚀件做衬里，用高强度材料承受载荷。
下表是依稀常用材料产生应力破坏的环境：(3)通过热处理消除残余应力: 对冷加工件和焊接件进行热处理，将有助于消除残余应力，从而也有助于防止应力腐蚀的产生。
大多数压力容器都是焊接而成的，由于焊接时焊缝的热影响区存在着焊接残余应力，这种应力有时会高达材料的屈服极限，因此在特定的腐蚀环境中很容易出现应力腐蚀。
所以对于焊接的压力容器和构建，若是在有应力腐蚀的环境中工作时，应在焊前进行预热，在焊后进行消除残余应力的退火处理。
即使是很薄的钢板制成的压力容器或构件，亦应进行焊后热处理。
十．结束语通过一学期对于腐蚀与防护的学习，让我了解了相关的知识，解决了以前很多的疑惑，为之后的毕业设计提供了很多帮助，这篇论文让我对之前学到的内容有了更全面和深化的理解。
这样一门课程对我之后的发展有着重要的作用。