金属材料作为一种人类赖以生存和发展的物质基础,它的腐蚀每年都给人类社会带来了巨大的财产损失,也造成了大量的腐蚀失效事故。腐蚀失效有多种形式,据相关统计,应力腐蚀引起的金属材料失效所占比例是最大的。
应力腐蚀开裂是一种“灾难性的腐蚀”,跟应力腐蚀有关的桥梁坍塌、飞机失事、油罐爆炸、管道泄漏等都曾给人类带来巨大的生命和财产损失。2011年,吉林省松原石油化工股份有限公司的“11.06”爆炸事故,事故造成4人死亡,1人重伤,6人轻伤,就是由于硫化氢应力腐蚀导致设备发生爆炸所引起的。
那么,什么是应力腐蚀?怎么预防?
应力腐蚀
金属材料在各种环境中服役时,即使无载荷也会发生腐蚀,导致失重,当存在应力时,在特定环境中的腐蚀会引起裂纹形核扩展,导致滞后开裂,称为应力腐蚀。
应力腐蚀开裂与单纯由机械应力造成的开裂不同,它在极低的负荷应力下也能产生开裂;它与单纯由腐蚀引起的开裂也不同,腐蚀性极弱的介质也能引起应力腐蚀开裂(SCC)。在应力腐蚀过程中,若有微裂纹形成,其扩展速度比其他类型的局部腐蚀速度要快几个数量级。
应力腐蚀的发生条件
(注:三个条件都要满足)
我们一起来看看其开裂过程
应力腐蚀裂纹有啥特点?
特种承压设备的应力腐蚀损伤比较常见,比如奥氏体不锈钢在氯离子介质环境下容易发生应力腐蚀开裂。通过现场金相检验可以对裂纹形态特点进行观察,从而初步判断其开裂原因,以下是广州承压院现场检验以及检验出来裂纹情况的图片。
现场金相检验
不锈钢染缸交换器树枝状应力腐蚀裂纹
不锈钢灭菌器树枝状应力腐蚀裂纹
应力腐蚀预防措施
一般情况下可以从三方面进行预防:
① 选材:根据所使用的环境和腐蚀介质选择合适的材料。
② 消除应力:改进结构设计,减小应力集中和避免腐蚀介质的积存,尽量避免产生较大的残余应力。
③ 改善介质环境:控制或降低介质中有害的成分;在腐蚀介质中加入缓蚀剂;通过改变电位、促进成膜、阻止氢或有害物质的吸附等,影响电化学反应动力学而起到缓蚀作用;改变环境的敏感性。
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