【正文】 腐蝕的發(fā)生； 應力導致滑移形成臺階，新鮮金屬暴露，成為陽極，吸附 CO的表面成為陰極，陽極發(fā)生溶解，應力腐蝕開裂發(fā)生 開裂（ CISCC） ClSCC一般發(fā)生在金屬溫度高于（ ~65℃ ）的情況下。 對碳鋼和低合金鋼而言 ， 液氨中加入 %的水可起到緩蝕作用 ， 從而可基本上避免斷裂的發(fā)生 ， 但對抗拉強度高于 800MPa的調質高強鋼 ，加水不能完全抑制裂紋的產(chǎn)生 。 ５）要正確的設計和注入系統(tǒng)的操作，保證堿在進入高溫原油預熱系統(tǒng)前得到正確的分散。 ４）避免對未熱處理的碳鋼管線和設備進行蒸汽吹掃。 ２）３ 00系列比碳鋼的耐開裂性能好不了多少。 ４） 300系列的開裂主要是穿晶的，很難和氯化物 SCC區(qū)別開來。 ２）有時是蜘蛛網(wǎng)狀的小裂紋，通常起始于焊接缺陷。 ２）伴熱不正確的設備管線及加熱盤管 ３）處理堿的管道經(jīng)過蒸汽吹掃后可能會堿脆。 ６）必須注意未熱處理的碳鋼設備管線的伴熱蒸汽管的設計和吹汽。 ５）擴展速度隨溫度增加很快，可在幾小時或幾天內(nèi)穿透整個壁厚，尤其在堿濃縮的條件下。 ３）焊接或冷加工（如彎曲和成型）導致的殘余應力，或者外加應力。 ２）由于濃縮，開裂在低的堿含量下也會發(fā)生。鎳基合金較耐蝕。 ?堿脆是一種表面起始開裂的應力腐蝕開裂形式，發(fā)生在暴露在堿中的設備管道上，尤其是靠近未焊后熱處理的焊縫附近。堿濃度（ wt）超過5%時，發(fā)生堿應力腐蝕開裂的概率非常大。超過 82℃ ，開裂敏感性也是堿液濃度的函數(shù)。 ? 堿應力腐蝕開裂一般需要長達幾年時間后才會出現(xiàn)，但如果增加堿液濃度或金屬溫度以加速開裂速度則也有可能在幾天內(nèi)發(fā)生 ? 碳鋼在金屬溫度小于 46℃ 時不會出現(xiàn)腐蝕性開裂。 ? 堿應力腐蝕裂紋主要產(chǎn)生在晶間。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式 及機理 ? 幾種常見的應力腐蝕 ? ? 堿脆是指金屬在拉應力和介質中的 NaOH共同作用下產(chǎn)生的陽極溶解型開裂。改善環(huán)境，降低環(huán)境的 SCC敏感性： 控制或降低有害的成分；腐蝕介質中加入緩蝕劑； 改變電位、促進成膜； ? 電化學保護： 可以通過控制電位進行陰極保護或陽極保護防止SCC的發(fā)生。根據(jù)材料使用環(huán)境，盡量避免使用對應力腐蝕敏感的材料； ? （二）消除應力。 ? 因此，由于應力腐蝕開裂而失效的管道的斷面，將包含有應力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。 SCC機理 2：氫致開裂機理 應力腐蝕過程中往往會有氫產(chǎn)生，所產(chǎn)生的氫對那些氫脆比較敏感的材料，如超高強度鋼等，則足以導致氫致開裂；而對那些氫脆不敏感的材料，氫則會促進其腐蝕速度或應力腐蝕開裂敏感性 。預存活性途徑和應變產(chǎn)生的活性途徑導致沿晶和穿晶 SCC裂紋擴展。裂紋內(nèi)部形成了 “ 閉塞電池 ” ，并進而在裂紋尖端和裂紋壁之間形成了 “ 活化－鈍化腐蝕電池 ” ，創(chuàng)造了裂尖快速溶解并 自催化的電化學條件。 （ c）缺陷和膜內(nèi)的亞微觀裂紋： 金屬表面鈍化膜的缺陷及膜內(nèi)的亞微觀裂紋均可能是 SCC裂紋形核之處。 若腐蝕電位處于活化－鈍化或鈍化－過鈍化的過渡電位區(qū)間，由于鈍化膜不穩(wěn)定， SCC裂紋容易在材料表面較薄弱的部位形核 (如晶間 )。 應力腐蝕陽極溶解機理： 膜破裂－裂紋尖端基體溶解－斷裂 （ 1）．膜局部破裂導致裂紋形核： 鈍化膜在 電化學作用、機械作用 等發(fā)生局部破壞或膜的缺陷，使裂紋形核 : （ a）電化學作用 : 通過點蝕或晶間腐蝕等局部腐蝕來誘發(fā) SCC裂紋的。 SCC機理 1：陽極溶解機理 在發(fā)生 SCC的環(huán)境中金屬表面通常被鈍化膜覆蓋，金屬不與腐蝕介質直接接觸。 4. 低應力的脆性斷裂 : 斷裂前通常沒有明顯的宏觀塑性變形，大多數(shù)條件下是脆性斷口。 ? 應力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。 快速斷裂期： 裂紋達到臨界尺寸后，受純力學的作用，裂紋失穩(wěn)瞬間斷裂。 孕育期： 裂紋萌生階段，即裂紋源成核所需時間，約占整個 SCC時間的 90％左右。 據(jù)統(tǒng)計，在應力腐蝕開裂事故中，由殘余應力所引起的占 80%以上，而由工作應力引起的則不足 20%。 2．特定腐蝕介質： ? 每種金屬或合金只對某些特定的介質有 SCC敏感性，并不是 任何介質都能引起 SCC ? 通常合金在引起 SCC的環(huán)境中是鈍態(tài)的 材 料 介 質 低碳鋼 NaOH溶液、硝酸鹽溶液、含 H2S和 HCl溶液、碳酸鹽、磷酸鹽 高強鋼 各種水介質、含痕量水的有機溶劑、 HCN溶液 奧氏體不銹鋼 氯化物水溶液、高溫高壓含氧高純水、連多硫酸、堿溶液 鋁合金 熔融 NaCl、濕空氣、海水、含鹵素離子的水溶液、有機溶劑 銅和銅合金 含 NH4+的溶液、氨蒸汽、汞鹽溶液、 SO2大氣、水蒸汽 鈦和鈦合金 發(fā)煙硝酸、甲醇（蒸汽）、 NaCl溶液（ 290℃ ）、 HCl（ 10％，35℃ ）、 H2SO4（ 6－ 7％）、濕 Cl2（ 288℃ ， 346℃ ， 427℃ ）、 N2O4（含 O2，不含 NO， 24－ 74℃ ） 鎂和鎂合金 濕空氣、高純水、氟化物、 KCl＋ K2CrO4溶液 鎳和鎳合金 熔融氫氧化物、熱濃氫氧化物溶液、 HF蒸汽和溶液 鋯合金 含氯離子水溶液、有機溶劑 一些金屬和合金產(chǎn)生 SCC的特定介質 ： 發(fā)生 SCC的金屬或合金必須受到拉應力的作用， 應力來源： ? 工作狀態(tài)下材料承受外加載荷造成的工作應力； ? 在生產(chǎn)、制造、加工和安裝過程中在材料內(nèi)部形成的熱應力、形變應力等殘余應力； ? 裂紋內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的體積效應造成的楔入作用； ? 陰極反應形成的氫進入金屬內(nèi)部后產(chǎn)生的應力。 ? 應力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑，產(chǎn)生細長的裂縫，且裂縫擴展很快，能在短時間內(nèi)發(fā)生嚴重的破壞。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? 防止焊縫處晶間腐蝕的措施有 ： ? 采用超低碳或足夠穩(wěn)定化的不銹鋼， ? 對一般奧氏體不銹鋼采用固溶處理，而對穩(wěn)定型不銹鋼采用穩(wěn)定化處理， ? 改進焊接工藝， ? 采用超低碳、高 Nb含量和雙相焊條等等。 Ti和 Nb與 C的親合力大于 Cr與C的親合力，因而在高溫下能先于 Cr形成穩(wěn)定的 TiC和 NbC，從而大大降低了鋼中的固溶 C量，使 Cr23C6難以析出。 2． Cr、 Mo、 Ni、 Si： Cr、 Mo含量增高，可降低 C的活度，有利于減輕晶間腐蝕傾向； Ni、 Si等非碳化物形成元素降低 C在奧氏體中的溶解度，促進 C的擴散和碳化物的析出。 晶間腐蝕的影響因素 (1)加熱溫度和時間 TTS（ Temperature－ Time－ Sensitivity）曲線 溫度－時間－敏化曲線 18Cr－ 9Ni不銹鋼晶界 Cr23C6沉淀與晶間腐蝕的關系 %C、 1250℃ 固溶， H2SO4＋ CuSO4溶液 溫度 850℃ 以上時，不產(chǎn)生晶間腐蝕 ； 溫度在 600－ 700℃ 之間晶間腐蝕嚴重； 溫度低于 600℃ ，晶間腐蝕減弱； 溫度低于 450℃ 難于晶間腐蝕。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? （ 4） 其他合金的晶間腐蝕 ? 鎳基合金如 Ni— Mo、 Ni— Cr— Mo等，也有晶間腐蝕敏感性。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? 除 C外， N也是有害元素，它們在鐵素體中固溶比在奧氏體中少；而 Cr在這類鐵素體中的擴散速度卻比在奧氏體中快得多 (快兩個數(shù)量級 )。 ? 這類鋼與奧氏體不銹鋼相比，其產(chǎn)生晶間腐蝕的條件雖然不同，但其腐蝕機理多半認為與奧氏體不銹鋼很相似，仍用貧鉻理論來解釋。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? 圖 2 不銹鋼中 γ相及 σ相 的陽極極化曲線 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? （ 3）鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕 ? 高鉻鐵素體不銹鋼在 900℃ 以上高溫加熱，然后空冷或水冷，就會引起晶間腐蝕傾向。因為從奧氏體 (γ 相 )和 σ 相的陽極極化曲線可看出，在過鈍化電位下， σ 相發(fā)生嚴重腐蝕。 ? 可是超低碳不銹鋼，特別是高鉻、含鉬鋼在 650℃ ～850℃ 加熱或熱處理時，易引起 σ 相 (FeCr金屬間化合物 )在晶界沉集而產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性； 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? 18— 8鉻鎳奧氏體不銹鋼若在產(chǎn)生 σ 相的區(qū)間長時間加熱，冷加工變形后在產(chǎn)生 σ 相的溫度區(qū)間加熱，或鋼中添加 Mo、 Ti、 Nb等合金元素，也可能出現(xiàn) σ相。其他很多實驗和觀點也支持了這一理論。 ? 貧鉻理論較早地闡述了奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的原因及機理，已被大家所公認。貧鉻區(qū)和碳化物緊密相連，當遇到一定腐蝕介質時就會發(fā)生短路電池效應。 ? 由于鉻的擴散速度緩慢，遠低于碳的擴散速度，不能從晶粒內(nèi)固溶體中擴散補充到邊界，因而只能消耗晶界附近的鉻，造成晶粒邊界貧鉻區(qū)。這種過飽和固溶體在室溫下雖然暫時保持這種狀態(tài)，但它是不穩(wěn)定的。這些碳化物高溫淬火時成固溶態(tài)溶于奧氏體中，鉻呈均勻分布，使合金各部分鉻含量均在鈍化所需值，即 12％ Cr以上。 ? （ 1） 奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕（貧鉻理論） ? 固溶處理的奧氏體不銹鋼若在 450℃ ～ 850℃ 溫度范圍內(nèi)保溫或緩慢冷卻，然后在一定腐蝕介質中暴露一定時間，就會產(chǎn)生晶間腐蝕。另外還證實由于表面張力的緣故，使黃銅的晶界含有較多的鋅。這樣就造成了晶界處遠比正常晶體組織松散的過渡性組織。例如，鋁中含有少量鐵時 (鐵在鋁中溶解度低 )，鐵易在晶界析出，銅鋁合金或銅磷合金在晶界可能有鋁或磷的偏析。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? (b) 晶界析出不耐蝕的陽極相。由于晶界易析出第二相，造成晶界某一成分的貧乏化。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? 晶間腐蝕的產(chǎn)生必須具備兩個條件 ? 一是晶界物質的物理化學狀態(tài)與晶粒本身不同； ? 二是特定的環(huán)境因素，如潮濕大氣、電解質溶液、過熱水蒸氣、高溫水或熔融金屬等。 ? 奧氏體和鐵素體不銹鋼特有的一種腐蝕形式 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 ? 腐蝕特征 ? 在表面還看不出破壞時，晶粒之間已喪失了結合力，失去金屬聲音，嚴重時只要輕輕敲打就可破碎，甚至形成粉狀。 ? 受這種腐蝕的設備或零件，有時從外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之間的結合力被破壞，材料幾乎喪失了強度，嚴重者會失去金屬聲音，輕輕敲擊便成為粉末。 ３）脫合金后硬度降低，脆性增加，強度下降。 ?合金和遭遇脫合金的環(huán)境的組合 合金 環(huán)境 脫除的元素 黃銅 (15%Zn)* 多種水，尤其是停滯狀態(tài)的水 鋅 (脫鋅 ) 灰鑄鐵 土壤、多種水 鐵 (石墨腐蝕 ) 鋁青銅 (主要含 8% Al) 氫氟酸，含氯離子的酸、海水 鋁 (脫鋁 ) 硅青銅 高溫蒸汽和酸性種類 硅 (脫硅 ) 錫青銅 熱鹽水或蒸汽 錫 (脫錫 ) 銅鎳合金 (7030) 高的熱通量和低的水流速度 鎳 (脫鎳 ) 蒙乃爾 氫氟酸和其它酸 鎳 (脫鎳 ) 熱氫氟酸中氧污染引起的蒙乃爾合金閥塞 (閥口處 )上的脫鎳區(qū)域 選擇性腐蝕 ?檢查與檢驗 １）觀察 顏色變化，黃銅的脫合金后腐蝕呈現(xiàn)為粉紅色、古銅色，石墨腐蝕使鑄鐵變?yōu)樘炕疑?，并且材料可用刀切割或鉆鑿。如鋁青銅加入硅。如鋁青銅主要通過熱處理來抑制脫鋁。 選擇性腐蝕的控制措施 ⑴控制合金成分 控制逐漸元素的含量，添加少量附加元素。 ２）沿橫截面的侵蝕是均勻的（層形）或是局部的（插入形）。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機理 選擇性腐蝕機理 是一種選擇性腐蝕機理，合金的一個或多個成分被優(yōu)先侵蝕，剩下一個低密度的多孔組織，機械性能顯著降低；主要為銅合金 (黃銅、青銅、錫 )以及合金 400和鑄鐵。 第二 ，孔蝕發(fā)生需要活性離子 (如 Cl 離子 )，縫隙腐蝕則不需要，雖然在含 Cl 離子的溶液中更容易發(fā)生。 孔蝕和縫隙腐蝕 不同之處 。 首先 ，耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬材料在含氯化物的溶液中容易發(fā)生，造成典型的局部腐蝕。由于緩蝕劑進入縫隙時常受到阻滯，其消耗