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應力腐蝕的案例

應力腐蝕是個什么東西?
材料或零件在應力腐蝕環境的共同作用下引起的開裂稱為應力腐蝕開裂,這是應力腐蝕聯合作用的結果。如果只有一個方面,應力或者介質的作用,破壞不會發生,但當二者聯合作用時,卻能很快發生開裂。因此,發生應力腐蝕時,應力是很低的,介質的腐蝕性也是很弱的,也正由于此,應力腐蝕經常受到忽視,導致“意外”事故不斷發生,造成巨大危害和損失。 ◆分類 1、點腐蝕 是一種導致腐蝕的局部腐蝕形式。 2、晶間腐蝕 晶粒間界是結晶學取向不同的晶粒間紊亂錯合的邊界,因而,它們是鋼中各種溶質元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區域。因此,在某些腐蝕介質中,晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕,大多數的金屬和合金在特定的腐蝕介質中都可能呈現晶間腐蝕。 3、縫隙腐蝕 是局部腐蝕的一種形式,它可能發生于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成,例如,在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接觸之處形成。 4、全面腐蝕 是用來描述在整個合金表面上以比較均勻的方式所發生的腐蝕現象的術語。當發生全面腐蝕時,材料由于腐蝕而逐漸變薄,甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔心,因為,這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預測它。 ◆特點 1、造成應力腐蝕破壞的是靜應力,遠低于材料的屈服強度,而且一般是拉伸應力。 2、應力腐蝕造成的破壞,是脆性斷裂,沒有明顯的塑性變形。 3、只有在特定的合金成分與特定的介質相組合時才會造成應力腐蝕
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【CAE案例】應力腐蝕開裂(SCC)的有限元仿真
圖2 晶體的有限元建模 應力腐蝕有兩種不同的類型,一種是沿晶腐蝕,另外一種是穿晶腐蝕,穿晶腐蝕的機理更加復雜。目前有限元仿真可以對沿晶應力腐蝕的過程做出仿真。首先需要確定所有晶粒之間的邊界,從而進一步在仿真中得到發生應力腐蝕開裂的路徑。如下圖所示找出了所有的晶體邊界。 圖3 開裂路徑的設置 應力腐蝕過程存在著三個階段:潛伏階段、裂紋萌生階段以及裂紋傳播階段。在潛伏階段中,晶體微結構受到應力作用和晶間腐蝕作用的影響,但是并沒有裂紋生成。在裂紋萌生階段中,裂紋開始生成,但是裂紋穿透深度很小。之后裂紋逐漸擴展,達到裂紋傳播階段,此時裂紋擴大至可以穿過整個晶間區域。有限元仿真的一個難點在于準確的判斷出不同的晶粒間所處的應力腐蝕的階段,為此相關研究人員開發出了一套如下圖所示的具體仿真流程。 圖4 應力腐蝕開裂仿真流程 仿真過程中可以通過不同晶粒之間的PH值判斷是否發生氧化。考慮到本研究是基于有限元的斷裂力學仿真,并沒有引入多物理場。氧化一般會發生在金屬與水的交界面上,當判斷晶粒間出現氧化后,會給晶粒間一個更小的臨界切應力,使得裂紋萌生的過程更容易發生。 首先,需要計算裂紋出現前晶體結構上的應力結果,再根據應力計算結果,基于開裂準則來判斷裂紋是否萌生。下圖中展示了(100)(111)(110)晶向交界處的平均等效應力計算結果。 圖5 晶體截面上平均等效應力的計算結果 再依據開裂準則可以判斷出裂紋是否萌生和傳播擴展,接下來就可以進一步對應力腐蝕開裂處的上下邊界進行平均等效應力計算。下圖展示了發生應力沿晶腐蝕后,每個高斯積分點上的等效應力計算值統計結果。
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技術 | 影響鋁合金應力腐蝕的主要因素有哪些?
而不同的應力作用會產生不同的效果,交變應力和環境共同作用產生腐蝕疲勞,它和固定應力產生的應力腐蝕破裂通常有明顯區別。通常腐蝕疲勞比應力腐蝕產生的后果更嚴重。此外,加載速度的不同也會影響鋁合金應力腐蝕的敏感性。(來源:鋁友社區)
螺旋管的橢圓型缺陷應力腐蝕仿真 ¥1000
應力腐蝕是指在特定應力條件下,金屬材料遭受腐蝕破壞的現象。它是由金屬表面與介質接觸時的化學反應和材料內部的應力相互作用導致的。應力腐蝕通常發生在金屬材料表面受到應力作用的情況下,同時接觸有特定的化學介質。應力可以來自外界應力(如拉伸、彎曲、擠壓等),也可以是由材料內部的殘余應力引起的。化學介質可以是溶液、氣體或其它特定的環境條件。應力腐蝕的破壞是一種在金屬材料表面出現局部腐蝕和裂紋的形式。這種破壞往往比較隱蔽,因為它通常限制在應力集中的區域,如焊縫、金屬接頭或應力集中點等。隨著時間的推移,這些裂紋可能會擴展并最終導致材料的完全破壞。 本案例建立了一帶有橢圓形缺陷的螺旋管模型,如圖1所示,基于COMSOL軟件的固體力學模塊和二次電流分布模塊模擬仿真了螺旋管在10年腐蝕期間下的應力分布和腐蝕厚度,仿真結果如圖2所示。 圖1 幾何模型 應力分布 腐蝕厚度 圖2 仿真結果 感興趣的朋友,歡迎交流模型!
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應力腐蝕圖1
不銹鋼的氯離子腐蝕
一 不銹鋼的腐蝕失效分析 1、應力腐蝕: 不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質環境產生應力腐蝕應力腐蝕失效所占的比例高達45 %左右。 常用的防護措施: 合理選材,選用耐應力腐蝕材料主要有高純奧氏體鉻鎳鋼,高硅奧氏體鉻鎳鋼,高鉻鐵素體鋼和鐵素體—奧氏體雙相鋼。其中,以鐵素體—奧氏體雙相鋼的抗應力腐蝕能力最好。控制應力:裝配時,盡量減少應力集中,并使其與介質接觸部分具有最小的殘余應力, 防止磕碰劃傷,嚴格遵守焊接工藝規范。 嚴格遵守操作規程:嚴格控制原料成分、流速、介質溫度、壓力、pH 值等工藝指標。在工藝條件允許的范圍內添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時,應把氧的質量分數降低到1. 0×10 - 6 以下。實踐證明,在含有氯離子質量分數為500. 0 ×10 - 6 的水中,只需加入質量分數為150. 0 ×10 - 6 的硝酸鹽和質量分數為0. 5 ×10 - 6亞硫酸鈉混合物,就可以得到良好的效果。 2、孔蝕失效及預防措施 小孔腐蝕一般在靜止的介質中容易發生。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發展,孔蝕一旦形成,即向深處自動加速。,不銹鋼表面的氧化膜在含有氯離子的水溶液中便產生了溶解,結果在基底金屬上生成孔徑為20μm~30μm 小蝕坑,這些小蝕坑便是孔蝕核。只要介質中含有一定量的氯離子,便可能使蝕核發展成蝕孔。 常見預防措施:在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時提高鉻含量。降低氯離子在介質中的含量。加入緩蝕劑,增加鈍化膜的穩定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。采用外加陰極電流保護,抑制孔蝕。 3、點腐蝕:由于任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物,這些非金屬化合物,在Cl 離子的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕,在閉塞電池的作用,坑外的Cl 離子將向坑內遷移,而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移。
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不銹鋼的幾種腐蝕形態
但是,對于大量使用的Cr-Ni奧氏體不銹鋼,從裂紋尖端產生陽極溶解而引起應力腐蝕,目前傾向于用滑移-溶解-斷裂模型來加以解釋。 在介質作用下,Cr-Ni奧氏體不銹鋼表面上存在著籍以耐腐蝕的保護膜(鈍化膜)。在拉伸應力作用下,位錯沿著滑移面運動至金屬表面,在表面產生滑移臺階,使表面膜產生局部破裂并暴露出沒有保護膜的裸金屬。有膜與無膜金屬間形成微電池。在介質作用下,作為陽極的裸金屬產生陽極溶解。此時,保護膜的作用不僅為腐蝕過程提供了陰極,而且又使陽極溶解集中在局部區域。顯然,保護膜破裂后,若所暴露的裸金屬一直處于活化腐蝕狀態,則腐蝕必然會同時向橫向發展。于是,裂紋尖端的曲率半徑增大,應力集中程度隨之減小,進而導致裂紋向縱深發展的速度變慢直至最后終止。但是,在實驗室內和應力腐蝕工程事故分析中均可看到,不銹鋼應力腐蝕裂紋尖端非常微細。因此,一般認為,在裸金屬受到腐蝕的同時,還存在著一個能阻止腐蝕向橫向發展的過程,才能使裂紋沿縱向擴展。此過程就是不銹鋼的再鈍化。因此,滑移-溶解-斷裂模型至少包括表面膜的形成;在應力作用下金屬產生滑移引起表面膜的破裂;裸金屬的陽極溶解和裸金屬的再鈍化等四個過程。這些過程的反復進行,導致不銹鋼的應力腐蝕斷裂。 至于Cr-Ni奧氏體不銹鋼的晶間型應力腐蝕,目前的主要見解有:在應力作用下,不銹鋼晶粒間界貧鉻區的選擇性溶解;在應力作用下,不銹鋼中雜質沿晶界偏聚而引起的優先溶解;在應力作用下,不銹鋼中晶界沉淀相本身的溶解等。 4. 材料選擇 研究和實踐表明,任何一種不銹鋼和合金的耐應力腐蝕性能都是有條件的。沒有也不可能有在任何條件下均耐應力腐蝕的不銹鋼和合金。因此,需要針對設備,部件的使用條件和耐應力腐蝕不銹鋼本身的特性加以合理選擇。
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航空航天鋁合金材料發展方向及工藝處理
對于薄壁的鋁合金材料主要提高其耐損傷容限性能,對于厚壁的鋁合金材料主要提高其耐應力腐蝕的性能和韌性,通過鋁合金最后的應用場合的不同調節元素含量和熱處理方法找到最優異的匹配材料。 7000系鋁合金以Zn最為主要添加元素,通過熱處理可強化鋁合金的韌性,合金中加入Mg元素后可以提高它的熱變形性能并擴大淬火范圍,改變熱處理條件可以改善強度、焊接性和耐腐蝕性,但Mg元素的引入使得鋁合金的應力腐蝕傾向嚴重,因此,7000系鋁合金屬于高強可焊且應力腐蝕敏感度高的合金。而加入Cu元素的Al/Zn/Mg/Cu合金則具有更高的強度,屬于超高強鋁合金,屈服強度與拉伸強度十分接近,屈強比和比強度都很高,但塑性較差,且在高溫下的強度較低,經常用于使用溫度低于120℃的承力結構件。 7000系鋁合金的加工性能優異、耐蝕性和高韌性使其成為航空航天的主要結構材料。國際上早在19世紀20年代就認識到了鋁合金中加入Mg、Zn后共同熱處理具有強化效果,但是出現較嚴重的應力腐蝕開裂問題,可通過添加微量的鉻(Cr)、錳(Mn)、鉬(Mo)改善應力腐蝕開裂的問題,并實現在艦載戰斗機上的大量應用。尤其在1943年美國開發的7075合金首次應用到B-29型轟炸機上,給飛機結構和性能帶來了革命性的變化,隨后7000系鋁合金如雨后春筍一樣被各國效仿及開發,被大量應用于高端制造產品中。 20世紀60年代美國在7075鋁合金的基礎上進行改良,開發出了更強、更韌更抗應力腐蝕的7050合金,主要用到F-18的抗壓結構件中,隨后又開發出了7150合金,用于制造波音757/767及空客A301等民用大飛機的上翼結構。20世紀80年代,美國等在7150基礎上成功研制7055合金,強度比7150高約10%,具有較高的綜合性能,用于波音777客機的上翼蒙皮、機翼桁條。
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談談飛機結構的疲勞與腐蝕
鱗落腐蝕的一般處理原則是磨除腐蝕區域,再加以適當的表面防蝕處理。 T-37教練機角條鱗落腐蝕 應力腐蝕 應力腐蝕是材料在化學侵蝕環境下與機械性拉伸應力同時作用下的結果。一般的腐蝕是以材料被剝蝕的型態出現,而應力腐蝕則以裂紋的型態出現,且表面幾乎沒有任何腐蝕物堆積的現象,因此很容易被忽略,形成潛伏的危險因素。造成應力腐蝕的四個基本條件是:敏感性合金、侵蝕環境、施加或殘余拉伸應力,以及時間。 應力腐蝕廣見于多種材料及環境中,根據統計,應力腐蝕損壞最常出現于低合金鋼、鋯、黃銅、鎂及鋁合金。這些材料應力腐蝕損壞的外表及行為都不相同,不過一般而言都具有一些共同的特性: (1) 大部分破斷面在宏觀下是脆性帶有少量的韌性撕裂現象,有些材料的破壞模式會介于韌性和脆性之間。 F-5前機身上縱梁應力腐蝕裂紋 (2) 拉伸應力和環境同時作用的結果,輪流作用不會產生應力腐蝕,且應力大小沒有絕對的關系。應力大,環境的因素就比較小;應力小,環境的因素就比較大。 (3) 材料表面的氧化膜受到機械或化學外力的破壞形成小凹洼,應力腐蝕初始裂紋就由小凹洼的根部開始成長,這段期間應力的影響很小,腐蝕是主要的原動力,裂紋方向和主應力方向一致,與一般疲勞裂紋和主應力方向垂直的情況大不相同。 (4) 裂紋走向會在沿著晶粒邊界或穿透晶粒中二選一,全看材料、環境、應力大小這三者的組合而定。
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技術 | 雙相不銹鋼的使用指南
3、雙相不銹鋼的耐腐蝕性 雙相不銹鋼的耐腐蝕性能與奧氏體和鐵素體不銹鋼相當。現在沒有衡量耐腐蝕性能的單一標準。然而,人們常用耐點蝕當量(PREN)來對鋼種進行分類。 PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N 表3所示為雙相不銹鋼與一些奧氏體和鐵素體不銹鋼的比較。這里要強調指出的是,該表僅是選擇材料的指南。重要的是根據腐蝕環境的情況來評估特定鋼種的適用性。 4、應力腐蝕裂紋(SCC) 應力腐蝕裂紋是腐蝕的一種,是由于下列綜合原因產生的: ? 拉伸應力 ? 腐蝕環境 ? 高溫 一般50℃,但是在特定環境下,在溫度較低(25℃)的情況下,如游泳池中,也產生應力腐蝕裂紋。不幸的是,標準奧氏體不銹鋼如304(1.4301)和316(1.4401)特別易產生應力腐蝕裂紋。 下列材料不易產生應力腐蝕裂紋: ? 鐵素體不銹鋼 ? 雙相不銹鋼 ? 高鎳奧氏體不銹鋼 由于雙相不銹鋼具有良好的耐應力腐蝕裂紋性能,是許多用途的首選材料,主要用途有: ? 熱水箱 ? 釀酒罐 ? 海水淡化裝置游泳池的不銹鋼結構易產生應力腐蝕裂紋 游泳池的不銹鋼結構嚴禁使用304和316。建造游泳池鋼結構最好使用高鎳奧氏體不銹鋼,如6%Mo鋼種。然而在有些情況下,可考慮使用雙相不銹鋼2205(1.4462)和超級雙相不銹鋼。 5、使用雙相不銹鋼的障礙 雙相不銹鋼具有強度高,耐腐蝕性能范圍廣,中等焊接性能的完善結合,似乎增加市場份額的潛力巨大。但是,充分理解雙相不銹鋼的局限性,清楚為什么總是小廠商參與雙相不銹鋼是相當重要的。在談到成型和機加工時,高強度這種優點就成為了缺點。
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第三方現場過程檢驗
金屬材料力學性能測試:拉伸試驗,彎曲試驗,沖擊試驗,氣壓試驗,維氏硬度試驗,CTOD試驗等; 金屬材料及制品失效分析:腐蝕失效,斷裂失效,變形失效,磨損失效,焊縫宏觀金相等; 無損檢測:液體滲透PT、超聲波探傷UT、目視檢查VT、磁粉探傷MT,射線探傷RT等; 材料檢測:晶間腐蝕,氣體腐蝕,模擬工況腐蝕,NACE腐蝕,均勻腐蝕,點腐蝕,縫隙腐蝕等; 金相檢驗:滲碳層深度,磷化膜檢測,高倍微觀金相,低倍組織,粉末冶金金相分析,鍍層厚度分析,球墨鑄鐵,珠光體含量,鐵素體含量,宏觀金相,斷口分析等; 腐蝕試驗:HIC檢測氫致開裂試驗,應力導向氫致開裂(SOHIC) SSC/SSCC檢測,黃銅耐脫鋅腐蝕性能評定,沖刷腐蝕試驗,氫剝離試驗,混合氣體腐蝕試驗Cl2,氣體腐蝕試驗,CO2氣體腐蝕試驗,SO2氣體腐蝕試驗GHSC電偶腐蝕試驗,酸性鹽霧腐蝕試驗,鎳基合金晶間腐蝕試驗,金屬腐蝕速率檢測,不銹鋼點蝕電位測量,三氯化鐵點腐蝕試驗,海水腐蝕試驗CSC氯化物應力腐蝕測試,沸騰氯化鎂試驗,SCC應力腐蝕試驗,NACE腐蝕試驗,氣體腐蝕試驗,銅離子加速鹽霧試驗,中性鹽霧試驗,鋁合金晶間腐蝕試驗,不銹鋼晶間腐蝕試驗,點腐蝕試驗,點腐蝕評價,高溫高壓腐蝕試驗掛片試驗,模擬工況腐蝕,均勻腐蝕,晶間腐蝕,鹽霧試驗,縫隙腐蝕,鋁合金應力腐蝕試驗,銅合金應力腐蝕試驗,塑料應力腐蝕試驗,海水腐蝕等。 業務范圍涉及橋梁,風電,航空航天,機械、電氣及承壓設備,建材,電梯,軌道車輛。 本公司提供特種設備資質認證咨詢服務,服務全國各地企業順利獲得資質許可核準證。
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換熱器管束失效的原因分析
通常,腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的pH值。 5、生物污垢:除海水冷卻裝置外,一般生物污垢均指微生物污垢。其可能產生粘泥,而粘泥反過來又為生物污垢的繁殖提供了條件,這種污垢對溫度很敏感,在適宜的溫度條件下,生物污垢可生成可觀厚度的污垢層。 6、凝固污垢:流體在過冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當水低于冰點而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對這種污垢影響很大。 六、換熱器防腐蝕措施 設計時,將蒸汽放在管程側,避免高速氣體流經殼程。殼程有較大流量介質時,可以設計多個殼程入口,緩沖壓力,另外應設置防沖板,減少高速流體對設備造成的沖刷腐蝕。 為避免殘留液和沉積物的滯留,焊接時盡量采用雙面對接焊和連續焊,避免搭接焊和點焊。在焊接工藝中應根據實際經驗,引起應力腐蝕破裂的應力主要是殘余應力,而殘余應力主要是由冷加工以及焊接引起的內應力所構成。 對冷加工件和焊接件進行熱處理,有助于消除殘余應力,從而也有助于防止應力腐蝕的產生。常采用應力退火熱處理消除殘余應力或其他消除殘余應力的方法,如水壓試驗、振動時效及錘擊等。 另外,管束起吊必須采用尼龍帶,保證金屬表面平整、無劃痕、能夠順利入殼。
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應力腐蝕圖2
換熱器爆炸、泄露原因是啥?防腐措施有哪些?
通常,腐蝕程度取決于流體中的成分、溫度及被處理流體的pH值。 5、生物污垢:除海水冷卻裝置外,一般生物污垢均指微生物污垢。其可能產生粘泥,而粘泥反過來又為生物污垢的繁殖提供了條件,這種污垢對溫度很敏感,在適宜的溫度條件下,生物污垢可生成可觀厚度的污垢層。 6、凝固污垢:流體在過冷的換熱面上凝固而形成的污垢。例如當水低于冰點而在換熱表面上凝固成冰。溫度分布的均勻與否對這種污垢影響很大。 六、換熱器防腐蝕措施 設計時,將蒸汽放在管程側,避免高速氣體流經殼程。殼程有較大流量介質時,可以設計多個殼程入口,緩沖壓力,另外應設置防沖板,減少高速流體對設備造成的沖刷腐蝕。 為避免殘留液和沉積物的滯留,焊接時盡量采用雙面對接焊和連續焊,避免搭接焊和點焊。在焊接工藝中應根據實際經驗,引起應力腐蝕破裂的應力主要是殘余應力,而殘余應力主要是由冷加工以及焊接引起的內應力所構成。 對冷加工件和焊接件進行熱處理,有助于消除殘余應力,從而也有助于防止應力腐蝕的產生。常采用應力退火熱處理消除殘余應力或其他消除殘余應力的方法,如水壓試驗、振動時效及錘擊等。 另外,管束起吊必須采用尼龍帶,保證金屬表面平整、無劃痕、能夠順利入殼。
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工藝冷凝液管線泄漏原因分析及對策
在酸性水環境下,污垢部位介質pH降低,不銹鋼表面鈍化膜的耐腐蝕性能下降,成為酸性物易攻擊的薄弱部位,優先被腐蝕,形成管壁表面的腐蝕坑。 管線組織中含夾雜物、析出相的部位也是酸性水環境下優先被腐蝕的對象,夾雜物、析出相對材料力學性能的影響不大,但是夾雜物或者析出相與周邊基體之間存在電位差,在酸性環境中,析出相與基體之間產生電位差,二者之間的邊界被腐蝕,形成腐蝕溝槽,繼而造成析出相脫落,形成腐蝕坑。 03 管線開裂成因 管道內表面上形成腐蝕坑后,隨著新鮮溶液的不斷補充,管壁腐蝕會持續而且加速發展,表現為腐蝕坑越來越大。泄漏管線為壓力管道,其近焊縫部位承受管道、焊接力及組織的疊加應力,開裂敏感性較其他部位的高,裂紋首先在這些部位的腐蝕坑內萌生。管道介質提供的含Cl-、H2S、CO2酸性水環境以及150℃高溫增加了開裂的敏感性,裂紋因此發生擴展。裂紋的擴展主要受應力影響,在不考慮其他應力的情況下,管線承受的環向應力為軸向應力的2倍,裂紋傾向于沿軸向發生擴展。 因此,冷凝液管線開裂泄漏的原因可以總結為,在Cl-和應力的作用下,腐蝕坑內萌生裂紋,裂紋擴展引起氯化物應力腐蝕開裂。 結 語 泄漏管段內壁附著物下產生的酸性環境是導致管壁發生點腐蝕的根本原因。在Cl-和應力的作用下,腐蝕坑內萌生裂紋,裂紋擴展引起氯化物應力腐蝕開裂是管線開裂的主要原因。針對泄漏管線失效原因,可通過定期除垢、適當增加管內介質流速等方法終止和延緩管壁污垢下腐蝕進程; 可通過控制介質中Cl-含量,降低應力腐蝕開裂傾向;可在必要時對管線材質進行升級,選擇如S2205、S2207等抗硫、抗氯性能更好的管材。
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不銹鋼的知識(4)
不銹鋼的耐蝕性能 腐蝕的種類和定義 一種不銹鋼可在許多介質中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質中,卻可能因化學穩定性低而發生腐蝕。所以說,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐蝕。 在眾多的工業用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據使用的經驗來看,除機械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現在:不銹鋼的一種嚴重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實上,很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。 金屬的腐蝕,按機理可分為特理腐蝕、化學腐蝕與電化學腐蝕三種。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕,絕大多數都屬于電化學腐蝕應力腐蝕開裂(SCC):是指承受應力的合金在腐蝕性環境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術語。應力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發生于韌性高的材料中。發生應力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應力(不論是殘余應力還是外加應力,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質存在。型紋的形成和擴展大致與拉應力方向垂直。這個導致應力腐蝕開裂的應力值,要比沒有腐蝕介質存在時材料斷裂所需要的應力值小得多。在微觀上,穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋,而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋,當應力腐蝕開裂擴展至其一深度時(此處,承受載荷的材料斷面上的應力達到它在空氣中的斷裂應力),則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中,通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此,由于應力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應力腐蝕開裂的特征區域以及與已微缺陷的聚合相聯系的“韌窩”區域。 點腐蝕:點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕腐蝕輕微而分散發生高度的局部腐蝕,常見蝕點的尺寸小于1.00mm,深度往往大于表面孔徑,輕者有較淺的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔。
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防腐保溫基礎知識
介質中,氧氣濃度增加,縫隙腐蝕量增加;PH值減小,陽極溶解速度增加,縫隙腐蝕量也增加;活性陰離子的濃度增加,縫隙腐蝕敏感性升高。但是,某些含氧陰離子的增加會減小縫隙腐蝕量。 3、什么是應力腐蝕 材料在特定的腐蝕介質中和在靜拉伸應力(包括外加載荷、熱應力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應力,以及裂縫銹蝕產物的楔入應力等)下,所出現的低于強度極限的脆性開裂現象,稱為應力腐蝕開裂。 應力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑,產生細長的裂縫,且裂縫擴展很快,能在短時間內發生嚴重的破壞。應力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高,可達50%。 應力腐蝕的產生有兩個基本條件:一是材料對介質具有一定的應力腐蝕開裂敏感性;二是存在足夠高的拉應力。導致應力腐蝕開裂的應力可以來自工作應力,也可以來自制造過程中產生的殘余應力。據統計,在應力腐蝕開裂事故中,由殘余應力所引起的占80%以上,而由工作應力引起的則不足20%。 應力腐蝕過程一般可分為三個階段。第一階段為孕育期,在這一階段內,因腐蝕過程局部化和拉應力作用的結果,使裂紋生核;第二階段為腐蝕裂紋發展時期,當裂紋生核后,在腐蝕介質和金屬中拉應力的共同作用下,裂紋擴展;第三階段中,由于拉應力的局部集中,裂紋急劇生長導致零件的破壞。 在發生應力腐蝕破裂時,并不發生明顯的均勻腐蝕,甚至腐蝕產物極少,有時肉眼也難以發現,因此,應力腐蝕是一種非常危險的破壞。 一般來說,介質中氯化物濃度的增加,會縮短應力腐蝕開裂所需的時間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發生應力腐蝕的溫度一般在50℃~300℃之間。 防止應力腐蝕應從減少腐蝕和消除拉應力兩方面來采取措施。
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