应力腐蚀开裂,金属腐蚀

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更新3^{理查德·道金斯}2020年2月由乔Finchen帕森斯。

残余的影响和应用压力和腐蚀性环境服务密切相关。压力越高(能源)地区的金属将成为阳极,和腐蚀性的细胞会出现局部应力水平的差异。

Cold-worked地区,例如,管或板弯曲和切边,将腐蚀倾向统一的部分就像晶界攻击超过谷物内部微观尺度。

应力腐蚀开裂(SCC)的定义

合并后的应力和腐蚀的影响会导致一种特殊类型的失败被称为应力腐蚀开裂(SCC)。这出现在特定的情况下对于一个给定的合金:特定合金条件,加上特定的腐蚀性介质,和足够的局部拉应力。

氯引起开裂的不锈钢、普通碳素结构钢的苛性开裂,氨对铜合金是这个问题的典型例子。鳞状细胞癌的机理是在图1中显示为一个简单的表示。

图1所示。示意图的应力腐蚀开裂(SCC)和腐蚀疲劳开裂。

鳞状细胞癌被认为是有核点蚀损伤处和发展当地拉伸应力下一个高度支化的细裂缝网络。在每个裂纹尖端,拉伸应力的共同作用和腐蚀介质中的特定离子引起持续的裂纹扩展与小局部变形的证据。

在奥氏体不锈钢,例如,温暖氯的解决方案在残余拉应力的存在会导致开裂。鳞状细胞癌的倾向是轻微的低镍铁素体和马氏体的成绩但严重8 - 10%镍奥氏体钢。比奥氏体双相不锈钢具有更大的抗SCC自双微观结构有助于抑制SCC裂缝的生长。这些往往是偏离或逮捕austenite-ferrite接口。

获得的最大阻力是50/50 austenite-ferrite微观结构和分散两个阶段应该尽可能的好。增加兴趣双的成绩不仅源于其耐蚀和鳞状细胞癌也从他们的更高的压力提供存款证明材料和重量在奥氏体材料。

什么时候SCC发生?

应力腐蚀开裂提供了一个特别困难的问题,因为它不仅是高度本地化的但它只能发生在环境轻微腐蚀性材料。破坏性的有害离子浓度的环境可能非常小,很难发现。即使在没有外加应力,残余应力在一个足够高水平的结构常常可以引起鳞状细胞癌和失败的服务。

鳞状细胞癌失败原因所需的曝光时间取决于在任何预先存在的或开发了裂纹尖端应力强度。在急剧的尖端应力集中裂纹或缺陷可以量化的应力强度因子,K₁。它决定了SCC裂缝的增长率为特定alloy-environment组合。

组件的灾难性故障发生在这个因素达到临界值时,材料的断裂韧性,K_{1 c}。了解应力强度因子允许在设计容许缺陷大小的计算在给定的加载条件下避免失败。

低于一个阈值K₁被称为K_{1鳞状细胞癌},裂纹的增长SCC是出乎意料的,但超过这个值,初始SCC增长率攀升提高K₁称为第一阶段开裂,图2。

图2。增长率SCC裂缝。

在阶段2中,裂纹扩展速率是独立于K₁,而不是依赖于腐蚀环境和温度。在第二阶段发展,K₁继续增加,这导致了加速裂纹的第三阶段,也是最后一个K时快速断裂₁达到K_{1 c}材料的断裂韧性。

K的值就越高_{1鳞状细胞癌}在给定的条件下,那么预期SCC阻力越大,但有些材料没有出现阈值电阻。亚博网站下载