金属材料应力腐蚀失效分析

第１５卷第ｌ期山东轻工业学院学报ＶｏＩ１５Ｎｏ．Ｉ２００１年３月ＪｏＵＲＮＡＬ０ＦＳＨＡＮⅨ孙ＩＧＩＮｓｒｒｒＩｒｒＥ０ＦＵ（甜ｒＩＮＤＩＪ耵ＲＹＭａｒ．２００ｌ

金属材料应力腐蚀失效分析

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（１．山东轻工业学院机电工程系，济南２５０１００；２．济南锅炉集团有限公司，济南２５００２３）

摘要：本文研究了金属材料应力臂蚀断裂的发生条件、断裂的特征、测试的方法、断裂的原因和解决的方法，对金属材料应力庸蚀断裂的判断和分析井解央应力庸蚀断裂的问题提供了重要依据。

美■Ｉ词：应力腐蚀断裂；应力庸蚀ｔ感性；应力腐蚀门槛值

中圈法分类号：ＴＨ１４２．２文献标识码：Ａ文章编号：１００４—４２８０（２００１）ｏ卜００４７一０４

金属材料在特定的介质环境中，承受拉应力经过一定时间后发生裂纹及断裂的现象称为应力腐蚀断裂。从十九世纪下半叶发现黄铜的“季裂”至今，一个多世纪以来，国内外对应力腐蚀破坏的报道和研究越来越多。几乎所有金属材料都先后出现了应力腐蚀断裂的问题。由于现代工业的发展，材料工作的环境日渐恶化，应力腐蚀的问题日益突出。应力腐蚀、低应力脆断和疲劳断裂并列为当今工程断裂事故的主要原因。为了及时判断出应力腐蚀断裂并采取相应的措施减少断裂事故的发生，我们做了大量的工作，总结出一套应力腐蚀失效分析的方法。

１发生应力腐蚀的条件

１．１特定的腐蚀介质

只有在一定的材料介质的组合条件下，才会发生应力腐蚀断裂。表１为各种材料产生应力腐蚀的环境介质。

寰１发生应力■蚀的盒■材料与介质的组食

台盒介质

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有时浓度很低的介质也会引起应力腐蚀裂纹。一般介质浓度越高，环境温度越高越容易产生应力腐蚀裂纹。

１．２一定的拉应力

拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通常应力越大，发生开裂的时间越短，小于某一收蔫日期：２０００一】Ｏ一】８

作者简介：＾进（１９砷一），女，上海市人。山东轻工业学院副教授．大学本科。从事金属工艺学方向研究

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２麻力腩蚀断裂的特征

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第１期高进等：金属材料应力腐蚀失效分析４９

理一韧窝断裂。

３应力腐蚀断裂的参量及其测定方法

３．１光滑试样恒载荷试验

在恒载荷拉伸试验机上，由砝码通过杠杆系统加载，在一定的载荷下测定试样的断裂时间，用以比较材料的应力腐蚀敏感性。测定ａ—ｔ曲线（图１），求得材料在指定时间内不发生断裂的门槛应力值ａｍ。光滑试样恒载荷试验常用于研究不同材料的应力腐蚀敏感性或其它因素对应力腐蚀的影响。

３．２预裂纹试样试验

光滑试样恒载荷试验测得的ｔ值中包括裂纹的生核和扩展，但在实际工程构件中裂纹源往往早已具备，应力腐蚀断裂过程中主要是裂纹扩展，因此预裂纹试样试验可测定应力腐蚀断裂的断裂力学参量和裂纹扩展动力学参量。预裂纹试样试验通常采用悬臂梁试验方法。试样与测定断裂韧性相同。

４应力腐蚀断裂产生的原因及解决办法

裹２应力腐蚀断囊原因及解决办法

赢周解决办法

ｆ结构设计不当｛：：：：

应力＜装配不当

【使用堆护不当｛：：ｉｉ

介质｛：萎介质潮湿空气ｆ酸洗残液

ｒ组织形态

材质叫组织状态懈：：：

Ｌ热处理状态组织不稳定，有害元素偏聚避免应力集中，改善危障藏酝的应力状态硪少或去除残留应力。增加残余压应力

正确小心装配

按操作规范使用

尽量减少表面损伤

加缓蚀剂、保护层（涂料或镀层）

障低使用捏度

使用臭氏件组织减少杂质

狰轧

细化晶粒

淬火＋高祖回火

一定的材料、与之匹配的特定介质和拉应力是发生应力腐蚀断裂的主要因素，只要三者缺一，就不会发生应力腐蚀断裂。所以在防止应力腐蚀开裂的工程设计时或对应力腐蚀断裂进行失效分析时，只要去掉或改变这三要素的一个就能保证设计安全或避免失效。至于改变哪个要素则要根据具体情况予以确定。有些情况下可以改变热处理工艺从而改变材料的组织减小应力腐蚀的敏感性；有些情况下，加缓蚀剂或保护层防止应力腐蚀则是改变介质环境的办法；在设计中避免应力集中，改善危险截面处的受力情况或应力状况则是在削弱和去掉拉应力上下工夫。在实际生产中，只要了解应力腐蚀断裂发生的条件和特征，及时判断并找出引起断裂的原因，对症下药，就可以解决危害极大的应力腐蚀断裂问题。