奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析-

1、奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析查丽文(常熟制药机械厂有限公司,江苏常熟2155001奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因应力腐蚀是指合金在腐蚀和一定方向的拉应力同时作用下产生的破裂。应力腐蚀破裂造成的金属损坏不是力学破坏腐蚀与腐蚀损坏两项单独作用的简单叠加,因为在腐蚀介质中,在远低于材料屈服极限的应力下会引起破裂,在应力的作用下,腐蚀性极弱的介质就可能引起腐蚀破裂。它常常是在从全面腐蚀方面看来是耐蚀的情况下发生的,没有形变预兆的突然断裂,容易造成严重事故。但应力腐蚀破裂也具有一些特征:必须存在拉应力(如焊接、冷加工等产生的残余应力,如果存在压应力则可抑制这种腐蚀;只发生在一定的体系。应力腐蚀的机理很

2、复杂,按照左景伊教授提出的理论,破裂的发生和发展可区分为三个阶段:金属表面生成钝化膜或保护膜;膜局部破裂,产生蚀孔或裂缝源;裂缝内发生加速腐蚀,在拉应力作用下,以垂直方向深入金属内部。产生应力腐蚀必须满足上述三个阶段的生成环境,对于奥氏体不锈钢产生的应力腐蚀,主要是由于环境中有Cl和氧,因为奥氏体不锈钢在含氧环境中容易钝化,Cl又是破钝剂,在应力的作用下,膜的局部缺陷处很容易破裂,裂缝内形成闭塞区,pH值下降,Cl从外部迁入增浓,pH值下降到1.3以下,腐蚀加速和孔蚀相同。裂缝尖端产生了氢,引起局部脆化,在拉应力作用下发生脆性破裂,然后裂尖又进入酸性溶液,裂缝在腐蚀和脆裂的反复作用下迅速发展。

3、2奥氏体不锈钢应力腐蚀实例以某厂生产的热交换器为例,如图1所示:在热交换器的入口附近,从管子的冷却水测管壁,亦即从管子的内壁表面上开始产生了圆周方向的破裂,沿晶间析出碳化物。材质:SUS304奥氏体不锈钢换热管:!25×2mm管内介质:4060工业用水管外介质:有机载热体,200-300使用期:4个月由冷却水引起的应力腐蚀,几乎都是在传热面上产生的。由冷却水沉淀出来的附着物,不仅在传热面上形成绝热层,而且妨碍离子等的扩散,以致造成促进腐蚀的条件。因为附着物的绝热效应,而使得其在下面的管壁温度接近过程壳体的温度。随着物层的形成,对于传热面的应力腐蚀是应特别重视的因素。根据热交换的实际使

4、用结果,绘成了过程流体温度及冷却水含Cl浓度与产生应力腐蚀破裂损坏的关系曲线如图2所示。根据图2可以预测热交换器可产应力腐蚀的临界值时,可采用清洗的方法去垢,从而把设备表面的Cl去掉,进而延长使用寿命。图2中的(A曲线系由西野所统计的热交换器冷却水Cl含量与被冷却的工作温度之间的关系曲线,而(B曲线,则系该设备表面腐蚀产生物,水垢中的Cl 含量。图1作者简介:查丽文(1959-,女,工程师,从事化工机械、制药机械设计技术工作。Technology&Products技术产品版72005.4& 2005.43防护措施在实际装置中往往很难或者不可能预测应力腐蚀破裂的发生,因此预防奥氏

5、体不锈钢应力腐蚀的破裂尤为重要。根据上述应力腐蚀破裂特征,除了可以根据各种合金/环境应力腐蚀体系,具体改变其影响因素来控制应力腐蚀以外,共同的主要防止措施是:(1冷却水含Cl 浓度,在热交换器之类设备的传热面上由于冷却水而引起的应力腐蚀破裂,如图2曲线所示,冷却水中含Cl 浓度以及被冷却侧的温度都有很大影响,被冷却侧的温度高时,必须特别小心;(2消除一切应力,或施以压应力。用得最多和最有效的办法是消除应力。设备机加工或焊接后最好是进行消除应力退火,或者进行喷丸处理等操作,造成表面压应力;(3改进设计结构,避免应力集中于局部,设计中选用的载荷应低于产生应力腐蚀的临界值;(4改变介质的腐蚀性,使其

6、完全不腐蚀(包括使其进入稳定钝态或者使其转为全面腐蚀,均可防止应力腐蚀破裂。前者可使用缓冲剂;后者对于可经常更换的零部件改变介质成分,造成全面腐蚀;(5选用耐应力腐蚀破裂的金属材料,就是使其不构成能产生应力腐蚀破裂的材料/组合;(6采用阳极保护。图2(曲线右上方为应力腐蚀区!"!"!"!"杭州新安江电子管厂有限公司简介杭州新安江电子管厂有限公司(原新安江电子管厂是机械电子部专业生产金属陶瓷发射管,高低压真空开关管,真空电器的定点厂。建厂已三十六周年,工厂占地面积56800平方来,拥有水、电、气全套动力系统和原料投入到产品出厂的完整检测设备,各类科技人员占在职职工的29%,技术力量雄厚。低压真空接触器符合IEC 标准,获国家机械委技术进步一等奖;并获3C 认证证书;CKJ5-250、CKJ11-125真空接触器获机电部优质产品证书,第二届北京国际博览会银奖;ZKTJ250/1.14,ZKTJ250/1.14真空开关管获机电部优质产品证书,ZMF-10/630-20真空灭弧获1999年度国家级新产品。主要生产:低压系列真空开关管、真空接触器、高压系列真空开关管、真空接触器。产品用于电力、石油、化工、冶金、煤炭等工业部门。法人代表:吴木森电话:0571-*传真:0571-*地址:浙江省建德市梅城龙山路108号邮编