最新7.应力腐蚀电化学方法解析资料课件ppt.ppt

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1、7.应力腐蚀电化学方法解析资料17-4pHStainlessSteelH2SSSCCracksH2SSSCCracksina17-4pHstainlesssteelstudfromanO&GWirelineValveManifoldAssembly2021/8/22ChlorideStressCorrosionCrackingPhotographChloridestresscorrosioncracking(SCC)onthecoolingwatersideofa316Lstainlesssteelexchangertube.Thecooli

2、ngwatercontainedapproximately400ppmchlorideshadbeenblockedinwiththe350Fshellsideprocessstillflowing.Theblackstringersaresulfideinclusions.100X2021/8/23应力腐蚀谱晶间腐蚀←腐蚀为主应力为主→脆性断裂碳钢Al-Zn-Mg低合金钢黄铜奥氏体不锈钢MMg-Al钛合金高强度钢在NO3-中在Cl-中在NH4+中在Cl-中在Cl-中在Cr2O7-Cl-中在甲醇中在H2O中硝脆氯脆氨脆氯脆氯脆氯脆甲醇脆氢脆已

3、存在活化途径机理（沿晶界选择溶解机理）应变产生的活化途径（膜破裂机理，滑移-溶解-断裂机理）三向应力区的特殊吸附（应力吸附机理，氢脆机理）控制因素可以从一端向另一端转变；谱中三种机理随合金结构，介质而变化。导致应力腐蚀断裂的因素异常复杂，主要三种理论：阳极溶解机理，氢致开裂机理和阳极溶解和氢致开裂共同作用机理。应力腐蚀开裂过程中，阳极极化裂纹加速，阴极极化，裂纹抑制，表明破坏过程与电化学过程密切相关。组织结构存在电化学不均匀性，存在缺陷性活性中心，成为裂纹源。裂纹源在特定介质中（Cl-）和拉应力联合作用下，产生滑移阶梯拉破表面膜，暴露的新鲜金

4、属成为小阳极被迅速腐蚀；蚀坑沿滑移线与拉应力垂直方向发展为微观裂纹。发展的孕育期。裂纹尖端具有动力阳极作用：裂纹尖端应力高度集中，使尖端附近区域迅速变形屈服→导致滑移台阶再现→表面膜再次拉断破坏→尖端再次加速溶解，形成自加速过程，使裂纹纵深发展，直至材料断裂。2021/8/28阳极溶解为主的机理：金属材料在静拉应力与腐蚀介质共同作用下，由于裂纹尖端区阳极溶解过程控制引起脆断（APC-SCC）。低碳钢，铝合金，和铜合金的SCC；奥氏体不锈钢，高锌黄铜。2021/8/29氢脆机理：金属材料在拉应力与腐蚀介质共同作用下，由于氢还原反应产生的氢原子扩

5、散到裂纹尖端的金属内部引起并控制脆断（HE-SCC）。高强度钢在雨水，海水中的SCC，钛合金在海水中的SCC钢的硫化氢SCC。共同作用机理：阳极溶解和析氢都对SCC有影响。如钛合金，不锈钢，铝合金，镍合金等的SCC。电化学极化对断裂时间tf的影响评价SCC机理.2021/8/210（a）开路HE，极化SCC停止；（b）开路APC-SCC，阴极极化停止；（c）和（d）极化方向不同两种SCC都可能，但（d）有安全区；（e）开路不能断定；（f）开路HE-SCC；（g）有安全区；（h）极化无影响可能都起作用，也可能都不起作用。应力腐蚀开裂机理的电化学

6、研究方法7.1.3影响应力腐蚀开裂的因素7.1.3.1应力因素应力种类：工作应力（载荷）；残余应力（冷轧，机械加工）；热应力（焊接，热处理）；结构应力（装配）。拉应力作用在于使金属发生滑移和裂纹扩展，破坏腐蚀产物层，促进局部腐蚀。7.3.1.2介质环境因素（1）特殊离子极其浓度影响：只有特定的合金-环境体系中才能发生SCC：黄铜+氨溶液；奥氏体不锈钢+氯离子溶液；碳钢+OH-离子溶液。氧浓度，氯离子浓度影响。（2）温度影响：高于临界温度才能发生SCC。（3）溶液pH值：不同体系影响不同：不锈钢：6~7最敏感，pH值增加减缓SCC。（4）界面电

7、位状态：SCC只能在一定的电位范围才能够发生。合金阳极极化曲线三个对SCC敏感的钝化膜不稳定过渡区：活化-阴极保护过渡区；活化-钝化过渡区；钝化-过钝化过渡区。2021/8/2122021/8/2137.3.1.3合金成分因素：合金成分的改变会影响结构，表面膜，化学和电化学性能。奥氏体不锈钢：Ni含量=10%时对SCC最敏感；>45%时不发生SCC；含Ni10%的不锈钢：Cr含量5~12%无SCC；12~25%SCC敏感性增大；增加铁素体可以抑制SCC，开发耐SCC的双相钢。18-8不锈钢：含0.12%C时，SCC最敏感；2%以上C具有免疫力

8、；加入N，P，As，Sb，Bi增加SCC敏感性；加入Si，Co有利抗SCC；钛合金：降低含氧量和Al含量，加入Nb，Ta，V有利于抗SCC；铝合金：加入少量Cr，M