应力作用下的腐蚀培训.ppt

应力作用下的腐蚀培训,机械应力：拉伸应力、交变应力、摩擦力、振动力腐蚀-机械破坏：腐蚀破裂、腐蚀疲劳、腐蚀磨损主要应力腐蚀破裂,处在侵蚀性溶液或气氛下的工程材料，在机械应力和腐蚀介质共同作用下，在远低于屈服强度的条件下发生突然的、没有形变预兆的腐蚀破坏，称为低应力脆断。,第一节应力腐蚀破裂,定义：只在固定拉应力和腐蚀介质的同时作用下产生的破裂。SCC（StressCorrosionCracking)危害：导致轮船和桥梁的破裂、锅炉和液化石油气的爆炸,一、应力腐蚀破裂特征1、具备三项条件：特定的合金成分结构，足够大的拉应力及特定的腐蚀介质2、特定金属及合金只有在特定的环境中产生应力腐蚀破裂,奥氏体不锈钢SCC分类：热浓氯化物开裂：42%MgCl2溶液热浓碱溶液开裂高温水开裂硫化物开裂：连多硫酸引起的，采用碱洗防止。3、材料和环境的交互作用反映在电位上。活化-阴极保护过渡区、活化-钝化电位过渡区、钝化-过钝化电位区,4、只有拉应力能引起应力腐蚀破裂，拉应力越大，断裂时间越短。破裂方向与拉应力垂直。5、纯金属不发生应力腐蚀破裂6、有一个长或短的潜伏期，为滞后断裂，包括三个阶段：裂纹的孕育期、扩展区、裂纹失稳的纯力学扩展区7、应力腐蚀破裂断口呈现脆性断裂型貌：晶间型、穿晶型和混合型。主干裂纹延伸的同时，还有若干分支同时扩展。,二、应力腐蚀破裂的机理,1、电化学快速溶解理论金属组织结构上存在缺陷，钝化膜存在不连续的薄弱点，且电位比其他部位负，是个活性点，所以在应力作用下引起破坏或减弱，暴露出新鲜表面，成为阳极，完整的表面膜为阴极。阳极比阴极面积小很多，阳极电流密度很大，被腐蚀成沟状裂纹，由于该尖端处应力集中，使附近区域发生变形屈服，加速阳极溶解，阻止膜的再钝化裂纹两侧及整个金属表面是阴极，裂纹尖端作为有效阳极，在应力不断作用下，强化了电化学过程，裂纹继续发展传播，导致金属发生破裂。,2、滑移-溶解-断裂理论金属在应力作用下，位错沿着滑移面移动至金属表面，在表面产生滑移台阶，使表面膜破裂，露出活泼的新鲜金属有膜与无膜金属以及缺陷处形成微电池，促进局部地区的电化学溶解，产生遂洞表面膜伴随阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，在蚀坑周边重新生成钝化膜在应力继续作用下，蚀坑底部由于应力集中造成突破表面膜再次破裂，造成新的活性阳极区，加速溶解四个过程：表面膜的形成、金属在应力作用产生滑移、表面膜破裂和裸金属的阳极溶解、裸金属再钝化,三、应力腐蚀破裂的影响因素与控制措施1、应力因素工作应力：工作条件下所承受的外加载荷。残余应力：金属材料在生产过程和加工过程中，在材料内部产生的应力。热应力：由于淬火、周期性的加热和冷却引起的应力。结构应力：由于设备部件的安装和装配引起的应力。特点：产生应力腐蚀破裂的应力值低于材料的屈服点，存在一个临界应力值。当应力值低于该临界值，不会产生应力腐蚀破裂。,临界应力,应力作用：引起塑性变形，阻止裂纹尖端生成保护膜，或使裂纹尖端膜不断破裂使产生的裂纹向纵深处发展使晶界晶粒脱离开裂，裂缝沿着与拉应力垂直的方向向内延伸。使弹性性能集中于局部，使腐蚀裂缝以脆化方式发展。,2、介质因素特殊阴离子浓度、PH值、温度、界面电位状况1）在一定应力作用下，有一个最敏感的浓度范围，如图。2）存在临界应力腐蚀破裂温度温度升高，容易发生SCC；但温度过高，全面腐蚀抑制了应力腐蚀3）PH：PH值升高，减缓SCC67，18-8钢对SCC最敏感。,18-8不锈钢在沸腾氯化镁溶液中最敏感的质量分数为：42-45%,3、合金成分1）Ni:奥氏体不锈钢，提高镍含量，可以使临界破裂电位移至腐蚀电位以上。含镍8%不锈钢，对SCC最敏感C：18-8不锈钢含碳0.2%以上，合金具有免疫力Cr:含镍10%不锈钢，wCr5-12%之内，不产生，15%Cr25%，加速Mo:9.0水的倾向严重结垢轻度结垢基本稳定轻微腐蚀严重腐蚀极严重腐蚀实际表明，Ryznar指数的判断结果往往比Langelier指数的要更符合实际。（三）Puckorius指数（结垢指数）Puckorius指数简写为PSI，其定义如下：PSI2pHspHeq式中pHeq冷却水的平衡Ph；pHs冷却水的饱和pH。如果PSI小于6，水结垢，PSI大于6，金属腐蚀或不结垢，PSI等于6，水质稳定。,三、冷却水系统中金属的腐蚀由于各种冷却水系统中所用金属材料不同，冷却水的水质不同，另外设备运行时所处的物理及化学条件不同，使得金属发生的腐蚀形态也不一样。通常发生的腐蚀类型如下。1、均匀腐蚀对碳钢而言，在酸性溶液中发生此种腐蚀。如在酸洗时没加缓蚀剂或缓蚀剂的类型及用量不合适时。,2、电偶腐蚀这种腐蚀在冷却水系统中的例子很多，如换热器中钛换热管和钢制管板，黄铜换热管和钢制管板等，由于钢板的电位较负，成为电偶的阳极加速腐蚀。3、孔蚀孔蚀是冷却水系统中破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。对碳钢来说，孔蚀主要发生在中性的腐蚀介质中，影响最大的是氯离子。4、晶间腐蚀这种腐蚀对于滨海电厂的铝黄铜凝汽器或奥氏体不锈钢均会发生。除了上述几种腐蚀形态外，在冷却水系统中还会发生应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀及选择性腐蚀等。,四、影响冷却水系统腐蚀的因素（一）溶解度氧在中性水中对碳钢等某些金属起着阴极去极化剂的作用，促进金属的腐蚀。（二）硬度水中钙离子和镁离子浓度之和称之为水的硬度。适当的钙镁离子的存在能降低冷却水的腐蚀性，但浓度过高，会形成碳酸钙、硅酸镁等垢层，引起垢下腐蚀。（三）阴离子金属的腐蚀速率与冷却水中的阴离子的种类密切相关。,（四）pH值冷却水的pH值通常为6.09.0，但在清洗或预膜时如果调节不好，可使pH值降低。（五）流速流速在淡水与海水介质中的影响是不同的。,除了上述外，材料本身的性质、水中所含成分及浓度、温度等也都对腐蚀有不同程度的影响。,五、防止冷却水腐蚀的措施（1）严格选择冷却水的水源，并进行水质处理，使其对金属的腐蚀控制到最低水平。（2）根据水质状况选择合适的材料。（3）在冷却水中加缓蚀剂。（4）去除水中沉积物。（5）阴极保护。（6）涂层保护。,