金屬材料在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用下發(fā)生的斷裂破壞,稱為應(yīng)力腐蝕破裂。發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的時(shí)間有長(zhǎng)有短,有經(jīng)過幾天就開裂的,也有經(jīng)過數(shù)年才開裂的,這說明應(yīng)力腐蝕破裂通常有一個(gè)或長(zhǎng)或短的孕育期。見圖8.1.4。應(yīng)力腐蝕裂紋呈枯樹枝狀,大體上沿著垂直于拉應(yīng)力的方向發(fā)展。裂紋的微觀形態(tài)有穿晶型、晶間型(沿晶型)和二者兼有的混合型。
應(yīng)力的來源,對(duì)于管道來說,焊接、冷加工及安裝時(shí)殘余應(yīng)力是主要的。并不是任何金屬與介質(zhì)的共同作用都引起應(yīng)力腐蝕破裂。其中金屬材料只有在某些特定的腐蝕環(huán)境中,才發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。表8.1.2是容易引起應(yīng)力腐蝕破裂的管道金屬材料和腐蝕環(huán)境的組合。
防止應(yīng)力腐蝕的相關(guān)措施。①. 降低設(shè)計(jì)應(yīng)力。②. 改善腐蝕環(huán)境。改善腐蝕環(huán)境是減輕應(yīng)力腐蝕行之有效的措施。例如當(dāng)水的氧含量和氯離子含量控制在1mg/L以下時(shí),奧氏體不銹鋼就可避免應(yīng)力腐蝕。如果水是完全脫氧的,則Cl-含量有所增高,也不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕。倘若把H2S氣體溫度保持在水的露點(diǎn)以上,控制液氨的濃度或溫度等辦法,都能達(dá)到預(yù)期的效果。③. 適當(dāng)選材。有條件時(shí),選材應(yīng)盡可能避開介質(zhì)與材料之間特定的腐蝕匹配關(guān)系,以回避產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件,如盡可能使用碳鋼代替不銹鋼,一些特殊場(chǎng)合可采用雙相鋼等。④. 消除應(yīng)力熱處理。多數(shù)應(yīng)力腐蝕破裂事故是由于金屬內(nèi)部較高的殘余應(yīng)力所引起的,工程上普遍采用焊后熱處理的方法消除設(shè)備或管道的熱應(yīng)力,能夠有效地防止應(yīng)力腐蝕。