应力腐蚀概述

应力腐蚀的特点
和影响
应力腐蚀是一种金属材料缺陷形成的过程，它是由于应力集中而引起的材料缺陷，是一种不寻常的腐蚀现象。

特点：
1. 应力腐蚀的发生不受腐蚀介质的影响，不需要外部腐蚀介质的存在，但是需要有一定的应力集中。

2. 应力腐蚀的形成受应力的大小和时间的影响，应力越大，腐蚀的速度越快，而且腐蚀的深度也越深。

3. 应力腐蚀的形成不受金属材料的种类的影响，几乎所有的金属材料都可以受到应力腐蚀的影响。

4. 应力腐蚀的形成受温度的影响，温度越高，应力腐蚀的形成越快。

影响：
1. 应力腐蚀会对金属材料的强度和硬度造成影响，会使金属材料的强度和硬度降低。

2. 应力腐蚀会对金属材料的表面形貌造成影响，会使金属材料的表面变得不平整，影响金属材料的外观。

3. 应力腐蚀会对金属材料的密度造成影响，会使金属材料的密度降低。

4. 应力腐蚀会对金属材料的耐腐蚀性造成影响，会使金属材料的耐腐蚀性降低。

应力腐蚀概述应力腐蚀是一种材料在同时受到应力和特定腐蚀介质作用下发生的破坏现象。

它被广泛应用于金属材料的工程设计和失效分析。

应力腐蚀的研究对于提高材料的耐蚀性能以及确保工程结构的安全是至关重要的。

本文将对应力腐蚀的定义、机理、预防措施以及相关领域的应用进行概述。

一、应力腐蚀的定义应力腐蚀是指金属材料在受到应力和特定腐蚀介质作用下产生的破坏。

这种破坏的特点是剧烈，严重影响材料的使用寿命和安全性。

应力腐蚀与单独的应力或腐蚀介质作用下的腐蚀具有明显的区别，需要同时满足应力和特定腐蚀介质的作用才会发生。

二、应力腐蚀的机理应力腐蚀的机理非常复杂，一般包括三个要素：金属材料、应力和腐蚀介质。

在应力腐蚀环境中，金属表面的被动膜被破坏，导致金属原子与腐蚀介质发生直接作用。

这种作用会引起金属表面的溶解，形成裂纹或表面腐蚀。

同时，应力会加剧腐蚀过程，并促使裂纹的扩展和破坏。

三、应力腐蚀的预防措施为了减少应力腐蚀的发生，可以采取一系列的预防措施。

首先，选择适合的材料是非常重要的。

某些材料对特定腐蚀介质表现出更好的抗腐蚀性能，因此在设计和使用过程中应选择这些材料。

其次，通过适当的设计和加工可以减少应力的集中和作用时间，从而降低应力腐蚀的风险。

此外，应在设计和施工中注意腐蚀控制和材料保护，定期检测和维护工程结构的完整性。

四、应力腐蚀在相关领域的应用应力腐蚀广泛应用于金属材料的工程设计和失效分析。

在航空航天领域，应力腐蚀是导致飞机、火箭和导弹等航天器件失效的主要原因之一。

在核能领域，应力腐蚀研究对于保证核反应堆的安全运行至关重要。

此外，应力腐蚀还在化工、石油、冶金等工业领域具有重要意义，对于设备的正常运行和人们的生命财产安全具有重要的保障作用。

结论应力腐蚀是金属材料在应力和特定腐蚀介质作用下发生的破坏现象。

它需要同时满足应力和腐蚀介质的作用才会发生，具有剧烈的破坏性。

为了减少应力腐蚀的发生，可以采取材料选择、设计和加工、腐蚀控制等预防措施。

1．应力腐蚀的机理：阳极溶解和氢致开裂机理阳极溶解机理应力腐蚀断裂必须首先发生选择性腐蚀，而金属的腐蚀又受图4所示的阳极极化曲线的影响。

以不锈钢为例，增加介质中Cl-含量，降低介质中O2含量及pH值，都会使图4a中阳极极化曲线从左向右移动，这四根曲线分别对应于蚀坑或裂纹区(图4b)的不同位置。

应力的主要作用在于使金属发生滑移或使裂纹扩展，这两种力学效应都可破坏钝化膜，从而使阳极过程得以恢复，促进局部腐蚀。

钝化膜破坏以后，可以再钝化。

若再钝化速度低于钝化膜破坏速度，则应力与腐蚀协同作用，便发生应力腐蚀断裂。

氢致开裂机理或称氢脆机理，是应力腐蚀断裂的第二种机理。

这种机理承认SCC必须首先有腐蚀，但是，纯粹的电化学溶解，在很多情况下,既不易说明SCC速度，也难于解释SCC的脆性断口形貌。

氢脆机理认为,蚀坑或裂纹内形成闭塞电池，局部平衡使裂纹根部或蚀坑底部具备低的pH值，这是满足阴极反应放氢的必要条件。

这种氢进入金属所引起的氢脆,是SCC的主要原因。

这种机理取决于氢能否进入金属以及金属是否有高度的氢脆敏感性。

高强度钢在水溶液中的SCC以及钛合金在海水中的SCC是氢脆引起的。

2．应力腐蚀开裂的断口形貌：穿晶断口开裂图3．氢鼓泡产生机理，文字图通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H 和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核.图5 氢鼓泡形核、长大示意图(a) 空位V和原子氢H聚集成为空位-原子氢集团; (b) 原子氢在空位团中复合成分子氢H2, 使其稳定, 鼓泡核形成; (c) 空位和氢不断进入鼓泡核使其长大; (d) 当鼓泡核内氢压产生的应力等于原子键合力时, 在鼓泡壁形成裂纹首先, 氢(H)进入金属和空位(V)复合, 使空位形成能大大降低, 从而大幅度升高空位浓度, 这些过饱和空位容易聚集成空位团. 当4个或以上的空位或空位-氢复合体(V-H)聚集成空位四面体或空位团时, 内部形成空腔, 如图5(a). 空位所带的氢在空腔中就会复合成H2, 形成氢压. 由于室温时H2不能分解成H, 故含H2的空位团在室温是稳定的, 它就是鼓泡核, 如图5(b). 随着H和空位不断进入鼓泡核, 就导致鼓泡在充氢过程中不断长大, 同时氢压不断升高, 如图5(c). 当鼓泡中的氢压在内壁上产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断裂, 裂纹沿鼓泡壁形核, 如图5(d). 随着氢的不断进入, 裂纹扩展, 直至鼓泡破裂4．氢进入金属材料的途径P1295．氢致脆断类型：可逆和不可逆，第一类和第二类6．第一类氢脆里的三种形式：氢腐蚀，氢鼓泡、白点，氢化物型氢脆7．第二类氢脆两种形式：应力诱发氢化物型氢脆，可逆氢脆8．氢脆的特征：氢蚀，白点宏观断口形貌9．氢的延迟断裂，氢致开裂过程10．氢致脆断的断口形貌特征P13111．减少氢脆倾向的途径：降低内氢的措施，降低环境氢的活性12．氢脆的特点(1)实验室中识别氢脆与应力腐蚀的一种办法是，当施加一小的阳极电流，如使开裂加速,则为应力腐蚀,而当施加一小阴极电流,使开裂加速者则为氢脆。

应力腐蚀美标-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:应力腐蚀是一种特殊的腐蚀形式，是金属在同时受到应力和特定介质环境影响时发生的一种破坏。

它不仅会影响金属件的外观和性能，还可能造成严重的安全隐患，特别是在高温高压、化学腐蚀环境下。

因此，对于应力腐蚀的研究和控制具有重要意义。

美国标准对应力腐蚀的规定和控制要求严格，旨在保障材料的安全可靠性。

在这篇文章中，我们将深入探讨应力腐蚀的定义、美国标准对于应力腐蚀的规定以及应力腐蚀带来的危害和影响。

通过对这些内容的研究，我们可以更好地了解应力腐蚀的机制和防范措施，为相关领域的工程师和科研人员提供有益的参考和指导。

1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分将介绍应力腐蚀和美国标准对其规定的背景，明确文章的讨论重点和目的。

正文部分将详细阐述应力腐蚀的定义、美国标准对应力腐蚀的规定以及应力腐蚀对材料的危害和影响。

通过对应力腐蚀的机理、特点和影响因素的分析，使读者对该问题有更深入的了解。

结论部分将对全文的内容进行总结，提出预防应力腐蚀的措施并展望未来的研究方向。

通过对已有知识的总结和展望，为读者提供更加全面的视角和启发思考。

1.3 目的目的:本文旨在探讨应力腐蚀在工程领域中的重要性及其对设备和结构的危害，同时对美国标准在应力腐蚀方面的规定进行深入分析和解读。

通过深入了解应力腐蚀的定义、规定和危害，进一步加强工程师和相关从业人员对这一问题的认识，提高在工程设计和实施过程中对应力腐蚀问题的警惕性和预防能力，保障工程设备和结构的安全运行和可靠性。

同时，希望通过本文的研究，为今后改进和完善相关标准提供参考和借鉴，促进应力腐蚀防治技术的进步和发展。

2.正文2.1 应力腐蚀的定义应力腐蚀是一种在特定环境下由于材料受到外部应力作用而导致腐蚀的现象。

应力腐蚀是一种复合腐蚀形式，通常需要同时存在腐蚀环境和应力。

这种腐蚀形式常常发生在金属材料中，尤其是在高强度合金和不锈钢中。

铝合金的应力腐蚀
铝合金在一定的应力条件下，可能发生应力腐蚀现象，即在应力的作用下，合金的表面可能发生腐蚀。

应力腐蚀是由应力、腐蚀介质和材料的特性共同作用引起的。

铝是一种具有良好耐腐蚀性能的金属，但铝合金中的其他合金元素（如铜、锌等）可能会导致其发生应力腐蚀。

应力腐蚀可以通过以下三种机制之一发生：
1. 子晶腐蚀：在高应力下，腐蚀介质中的活性粒子容易穿过合金的氧化层，进入到晶界处造成腐蚀。

这种腐蚀在晶界形成腐蚀空洞，对材料的强度和延展性都有不良影响。

2. 疏气孔腐蚀：应力和腐蚀介质共同作用下，在铝合金表面形成疏气孔。

这些疏气孔会导致合金在应力下发生局部腐蚀，加速材料的破坏。

3. 耦合腐蚀：不同的金属或合金组成的电位差会引起电化学反应，导致腐蚀。

在应力的作用下，这种耦合腐蚀可能会更加严重。

为了防止铝合金的应力腐蚀，可以采取一些措施，如正确选择材料和处理工艺，控制应力的大小和分布，避免腐蚀介质的进入等。

此外，定期进行检测和维护，及时处理腐蚀问题也是非常重要的。

应力腐蚀&晶晶间腐蚀应力腐蚀开裂（SCC ）：是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。

应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。

发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是残余应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。

型纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。

这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。

在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。

因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。

碳钢和低合金钢焊制的压力容器最常见的应力腐蚀环境包括：湿H2S 环境，液氨环境以及NaOH 溶液。

而奥氏体不锈钢压力容器最常见的应力腐蚀是氯离子引起的。

可产生应力腐蚀破坏的金属材料与环境的组合主要有以下几种： 1. 碳钢和低合金钢：介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等；2. 奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等；3. 含钼奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等；4. 黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等；5. 钛：含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等；6. 铝：湿硫化氢、海水等减弱应力腐蚀的有效方法就是对设备进行消除应力热处理。

消除应力热处理属于焊接工件被加热到500-650度而后再缓慢冷却的过程。

应力的降低起因于高温下的蠕变，在碳钢中从450度开始出现；在含钼的钢中，从550度开始出现。

温度越高，应力越易于消除。

但是一旦超过钢材的原始回火温度，钢的强度便要降低。

所以消除应力的热处理一定要掌握好温度和时间两个要素，缺一不可。

金属/设备的应力腐蚀及预防措施一、应力腐蚀的机理和特点1．应力腐蚀--——金属/设备在拉应力和腐蚀介质同时作用下产生脆性破裂，叫应力腐蚀破裂.2．应力腐蚀破裂的裂缝形态-—-—主要有二种:a.沿晶界发展，称晶间破裂。

b.裂缝穿过晶粒，称穿晶破裂。

也有混合型,主逢为晶间型，支缝或尖端为穿晶型。

3．应力腐蚀的特征————a.必须存在拉应力(外加载核、热应力、冷/热加工或焊接后的残余应力等），若存在压应力则可抑制这种腐蚀.b.发生应力腐蚀开裂(SCC)必须同时满足材料、环境、应力三者的特定条件。

也就是说一般只发生在一定的体系，如奥氏体不锈钢/CI—体系,碳钢/NO—3体系，铜合金/NH+4体系等.根据介质主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐、氨、含氧水及硫化物等，而分别称为氯裂（氯脆）、碱裂(碱脆)、硝裂（硝脆）、氨裂(氨脆）、氧裂(氧脆），还有硫化物应力开裂等。

c。

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。

d. 应力腐蚀开裂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.其全面腐蚀常常很轻，而且没有变形预兆,即发生突然断裂，应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。

4．应力腐蚀的机理----应力腐蚀的机理很复杂，按照左景伊提出的理论，破裂的发生和发展可区分为三个阶段:a。

金属表面生成钝化膜或保护膜。

b. 钝化膜或保护膜局部破裂,产生孔蚀或裂缝源。

c.裂缝内发生加速腐蚀,在拉应力作用下，以垂直于应力的方向深入金属内部。

裂缝多半有分枝，裂缝端部尖锐，端部的扩张速度很快，断口具有脆性断裂的特征.二、应力腐蚀试验方法根据应力的加载方法不同，应力腐蚀试验方法主要可分为以下四类：1．恒变形法----给予试样一定的变形，对其在试验环境中的开裂敏感性进行评定2．恒载荷法（SSCC）—--—方法有拉伸试验、弯梁试验、C形环试验、双悬臂梁试验，常用拉伸试验，即把单轴拉伸型的试样进行H2S水溶液应力腐蚀试验，试验介质为0.5％HAc+5%NaCl+饱和H2S水溶液，试验在恒负荷拉伸应力腐蚀试验机上进行.试验时按不同的应力级别(取材料屈服强度的百分比）分别对试样加载，经过一定时间后发生应力腐蚀开裂，记录其断裂时间。