浙江至德鋼業(yè)有限公司工程師認(rèn)為不銹鋼應(yīng)力腐蝕斷裂條件主要有以下幾點(diǎn)：
1. 介質(zhì)的影響
應(yīng)力腐蝕的最大特點(diǎn)之一是腐蝕介質(zhì)與圖3-8 氫脆性應(yīng)力腐蝕材料組合上有選擇性，在此特定組合之外的條件不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力 裂紋擴(kuò)展機(jī)理的示意圖腐蝕。引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)，從美國(guó)全國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)提供的資料中選取一些數(shù)據(jù)列于表3-3。發(fā)生在敏感介質(zhì)中應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的類(lèi)型見(jiàn)表3-4。為了減輕或消除特定環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕，可以在介質(zhì)中添加緩沖劑見(jiàn)表3-5。
關(guān)于每種結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)體系是很復(fù)雜的問(wèn)題，難于簡(jiǎn)明概括，必須根據(jù)具體環(huán)境具體分析。例如，大家都熟知的奧氏體型不銹鋼在Cl-環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕，不僅與溶液中的Cl-離子濃度有關(guān)，而且還與其溶液中氧含量有關(guān)。從圖3-9中可以看出，盡管溶液中的Cl-離子濃度很高，但氧含量較少時(shí)或者Cl-離子濃度較低，而氧含量較高時(shí)，均不會(huì)引起應(yīng)力腐蝕。在堿性水溶液中，特別是接近沸點(diǎn)的高溫時(shí)，奧氏體型不銹鋼也易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。
2. 應(yīng)力條件
應(yīng)力腐蝕裂紋是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果。腐蝕介質(zhì)往往是不可選擇的，那么對(duì)應(yīng)力腐蝕起主導(dǎo)調(diào)控作用的就是應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕對(duì)應(yīng)力也有選擇性，通常壓應(yīng)力不會(huì)引起應(yīng)力腐蝕裂紋，只有在拉應(yīng)力的作用下才會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。對(duì)于18-8型不銹鋼，由于它的導(dǎo)熱性差，線脹系數(shù)大，就會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力是焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要來(lái)源。在應(yīng)力腐蝕介質(zhì)中，焊縫金屬和近縫區(qū)拉應(yīng)力很容易產(chǎn)生裂紋，而使焊接構(gòu)件滲漏，直至斷裂。雖說(shuō)壓應(yīng)力不會(huì)引起應(yīng)力腐蝕，但是隨著裂紋的擴(kuò)展，應(yīng)力也會(huì)發(fā)生重新分布，最初的壓應(yīng)力部位也會(huì)有裂紋擴(kuò)展的可能性。彎曲加工、拉拔矯正產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力的疊加，更能促使應(yīng)力腐蝕的加速。在工作狀態(tài)下導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力，往往是設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到的。從表3-6可見(jiàn)，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力來(lái)自冷熱加工的比例也是驚人的，所以構(gòu)件的制作加工，應(yīng)給予足夠的重視。例如，一個(gè)焊接容器，其封頭和筒體都要經(jīng)過(guò)下料、沖壓、卷圓和精加工，加工應(yīng)變使材料的屈服強(qiáng)度上升，所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也更大。若在這種應(yīng)力狀態(tài)下再經(jīng)過(guò)強(qiáng)行裝配焊接，焊接的殘余應(yīng)力狀態(tài)將變得更為復(fù)雜，很可能大大促進(jìn)應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生、發(fā)展，甚至斷裂。曾用厚為6mm的18-8型不銹鋼焊接試板，在常溫下經(jīng)過(guò)冷卻加工和拉伸后進(jìn)行施焊，切成數(shù)塊焊接試樣浸漬到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42％的MgCl2沸騰的溶液中進(jìn)行抗應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)力腐蝕裂紋就暴露出來(lái)了。這一實(shí)例也證實(shí)了上述說(shuō)法。
導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力因素是多方面的，預(yù)防措施也是多方面的。總而言之，要控制載荷和內(nèi)應(yīng)力拉伸分量的總水平，不可超過(guò)相應(yīng)環(huán)境中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力門(mén)檻值。大家知道，一般焊接接頭的焊縫和近縫區(qū)的殘余拉應(yīng)力可達(dá)到鋼材屈服強(qiáng)度的水平，即已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力門(mén)檻值。也就是說(shuō)，不經(jīng)消除應(yīng)力處理的焊接接頭，一旦處于應(yīng)力腐蝕的環(huán)境中，會(huì)不可避免地發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。通常在焊接以前可預(yù)制一個(gè)變形并在焊后錘擊焊縫來(lái)松弛殘余應(yīng)力；或者將不銹鋼焊接構(gòu)件作高于820℃熱處理來(lái)消除焊接殘余應(yīng)力。對(duì)于18-8型不銹鋼，在它的馬氏體相變點(diǎn)溫度（50～100℃）下進(jìn)行加工，產(chǎn)生冷作硬化，使之發(fā)生相變，形成一定數(shù)量的馬氏體組織。這時(shí)在相同附加應(yīng)力作用下，可以發(fā)現(xiàn)，它比未發(fā)生馬氏體相變的18-8型不銹鋼具有較好的抗應(yīng)力腐蝕性能。但若冷作變形量過(guò)大，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的馬氏體組織，對(duì)耐應(yīng)力腐蝕性能會(huì)起相反的作用。
3. 材料條件
一般情況下，特別純的金屬不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力腐蝕大多發(fā)生在合金（含雜質(zhì)的工業(yè)純金屬也屬于合金）中在晶界上的合金元素偏析是引起合金的晶間型開(kāi)裂的應(yīng)力腐蝕的重要因素之一。隨著鋼中鎳和碳含量增加，可以提高奧氏體型不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力。而鋼中鈮、鈦、鉬、氮等元素含量的提高，易引起應(yīng)力腐蝕傾向，微量的磷、砷、銻、鉍更能促使應(yīng)力腐蝕裂紋的形成。
在奧氏體型不銹鋼中增加鐵素體含量，可使鐵素體組織在奧氏體組織中阻礙裂紋的發(fā)展，從而提高其耐應(yīng)力腐蝕的能力。但鐵素體的體積分?jǐn)?shù)不宜超過(guò)60％，不然又將逐步使性能下降。
綜上所述，引起應(yīng)力腐蝕裂紋必須具備三個(gè)條件：首先金屬材質(zhì)在該環(huán)境中具有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的傾向；其次用這種材質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)接觸或處于選擇性的腐蝕介質(zhì)之中；最后要有高于一定水平的拉應(yīng)力。缺少其中任一個(gè)條件是不可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的。
