机械设备零件在应力(拉应力)和腐蚀介质的联合作用下,将出现低于材料强度极限的脆性开裂现象,导致设备和零件失效,这种现象称为应力腐蚀开裂。
根据介质的主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐及含氧水等,而分别称为氯裂(氯脆或氯化物开裂)、碱裂(碱脆)、硝裂(硝脆)及氧裂(氧脆)等。
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;它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,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*大的一种恶性腐蚀类型。
机械设备和部件发生应力腐蚀开裂(SCC)必需满足材料、环境、应力三者的特定条件。根据应力加载的方法不同,应力腐蚀试验方法主要分为四类:
(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
即把单轴拉伸型的试样沿轴向施加应力,在腐蚀介质中试验,比较断裂时间的长短,或利用应力与断裂时间的关系曲线,来提出应力腐蚀开裂的临界应力σscc.
(3)慢应变速率法
是在专门设计的慢应变速率应力试验机上,使试样在腐蚀介质中以一定的应变速度拉伸,直至断裂。分析试样的破断情况和断口特征等,以评定其应力腐蚀开裂敏感性。
(4)断裂力学法
使用楔形张开加载型试样进行研究,以预先制有裂纹的试样给以各种K值,测定裂纹停止扩展的临界值KISCC。
其标准有:
GB/T4157-1984《金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法》
GB/T17898-1999《不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法》
GB/T10126-1988《铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法
可产生应力腐蚀破坏的金属材料-环境的组合主要有以下几种:
(1)奥氏体不锈钢
氯离子、氯化物+蒸气、硫化氢、碱液等;
(2)碳钢及低合金钢
介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸;
(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
含盐酸的甲酸或乙醇、熔融氯化钠;
(6)铝
湿硫化氢、含氢硫化氢、海水。