不銹鋼管應(yīng)力腐蝕開裂原因及危害有哪些

  不銹鋼管在海洋大氣腐蝕環(huán)境中，除發(fā)生均勻腐蝕外，還存在各種局部腐蝕，如電偶腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕以及應(yīng)力腐蝕等。其中，不銹鋼管應(yīng)力腐蝕是事先沒有明顯預(yù)兆而突然發(fā)生的脆性斷裂，是破壞性和危害性極大的一種腐蝕形式。下面將從概念、特征、影響因素、機(jī)理、研究方法以及控制方法等方面詳細(xì)介紹應(yīng)力腐蝕。

 不銹鋼管應(yīng)力腐蝕開裂在應(yīng)力和環(huán)境聯(lián)合作用下往往使金屬力學(xué)性能下降，比單個因素分別作用后再疊加起來要嚴(yán)重得多。腐蝕開裂并不是一個新問題。然而，人們有意識地注意和重視應(yīng)力腐蝕只是始于工業(yè)突飛猛進(jìn)的19世紀(jì)下半葉。當(dāng)時由于沖壓黃銅彈殼的廣泛使用，在儲存過程中發(fā)生了嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開裂。1886年，人們發(fā)現(xiàn)含銀和銅的冷拉合金絲在FeCl₃溶液中具有應(yīng)力腐蝕敏感性。19世紀(jì)末，出現(xiàn)了蒸汽機(jī)車鉚接鍋爐的堿脆問題。20世紀(jì)20年代初，人們發(fā)現(xiàn)鋁合金在潮濕大氣中也發(fā)生了應(yīng)力腐蝕。1930年，鎂合金軍用飛機(jī)在潮濕大氣中發(fā)生應(yīng)力腐蝕。美國路易斯安那州輸氣管線和阿拉伯東部阿卜凱克油田管線，分別于1965年和1977年發(fā)生油氣泄露事件，在大火中喪生多人，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。事后經(jīng)過事故分析，都是由于輸油管道外側(cè)發(fā)生腐蝕開裂引起的。我國的油氣管線也發(fā)生過類似的事故，1968年威遠(yuǎn)至成都的輸氣管線發(fā)生泄露爆炸，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的人員傷亡。

 不銹鋼管的應(yīng)力腐蝕開裂是一個很重要的實際問題。應(yīng)力腐蝕開裂占不銹鋼管腐蝕破壞的20%以上，而海洋環(huán)境中含有大量氯離子,當(dāng)不銹鋼材料應(yīng)用于海洋這種苛刻的腐蝕環(huán)境中時，應(yīng)力和氯離子聯(lián)合作用使不銹鋼材料的力學(xué)性能下降往往比單個因素分別作用后再疊加起來的效果要嚴(yán)重得多，因為海洋腐蝕環(huán)境和應(yīng)力的協(xié)同作用可以相互促進(jìn)，加速材料的破壞。不銹鋼材料在酸性含氯離子環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開裂是科研工作者的重要研究方向。較常遇到的而又研究較多的是奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂問題。目前，在研究裂紋尖端化學(xué)和電化學(xué)狀態(tài)、應(yīng)力強(qiáng)度與裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系、氫在裂紋擴(kuò)展中的地位、應(yīng)力和應(yīng)變速率的作用等方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。科研工作者們提出了多種不同的機(jī)理來解釋應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，但迄今尚無公認(rèn)的統(tǒng)一機(jī)理。應(yīng)力腐蝕是一個非常復(fù)雜的問題，造成裂紋的原因和裂紋擴(kuò)展過程在不同條件下也是不同的，所以很多時候不能只用一種理論來解釋。由于應(yīng)力腐蝕是一個與腐蝕有關(guān)的過程，其機(jī)理必然與腐蝕過程中發(fā)生的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)有關(guān)，因此應(yīng)力腐蝕機(jī)理主要可以分為兩大類：陽極溶解型機(jī)理和氫致開裂型機(jī)理，以及在這兩類機(jī)理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的表面膜破裂理論、活性通道理論、應(yīng)力吸附開裂理論、腐蝕產(chǎn)物楔入理論、閉塞電池理論等。