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