321不锈钢在酸性氯离子溶液中的应力腐蚀开裂机理

证明了321不锈钢在酸性氯离子溶液中处于活性阳极溶解状态.其应力腐蚀开裂(SCC)无法用钝化膜破裂-再钝化理论或氢脆理论解释,而可能是阳极溶解降低了裂纹尖端金属的开裂强度     

不锈钢的腐蚀破环与防蚀技术——(四)应力腐蚀破裂

4 应力腐蚀开裂机理由于导致不锈钢材料发生应力腐蚀开裂的因素非常复杂,故解释不锈钢应力腐蚀开裂的理论很多,可谓众说纷云.但不管怎样,不锈钢的应力腐蚀开裂必然首先要发生选择性腐蚀,应力的主要作用在于对钝化膜的破坏及其再钝化的抑制,从而促进局部腐蚀.归纳起来,应力腐蚀开裂的机理可以分为三类:溶解机理;机械机理;混合机理.具体内容列于表2.     

1Cr13不锈钢的应力腐蚀开裂和应力腐蚀的缓蚀剂

研究了在酸性氯毁子溶液中抑制1Cr13不锈钢应力腐蚀开裂的缓蚀剂,研究表明这种不锈钢的应力腐蚀开裂受氢脆机理所控制,抑制应力腐蚀开裂的缓蚀剂均抑制了阴极过程,这是与奥氏体不锈钢的结果不同的,对于奥氏体不锈钢抑制应力腐蚀开裂的缓蚀剂均抑制了阳极过程     

外加电位对316L不锈钢在硼酸溶液中应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸 (SSRT) 实验,结合不同扫描速率下的动电位极化曲线,对316L不锈钢在动电位极化曲线不同区下的应力腐蚀开裂 (SCC) 敏感性以及腐蚀机理进行了研究。通过断口的SEM形貌进一步分析了316L不锈钢在硼酸溶液中的应力腐蚀开裂机理。结果表明,在近中性硼酸溶液环境下,外加电位对应力腐蚀开裂敏感性具有一定影响;当外加电位处于钝化区和过钝化区时,其SCC机制是由阳极溶解控制,且随着电位的升高其SCC敏感性增大;外加电位为-600 mV时,开裂机制为氢致开裂,此时316L不锈钢有最大SCC敏感性。     

双相不锈钢应力腐蚀行为及防护技术研究进展

双相不锈钢含有铁素体+奥氏体两相组织,具有良好的机械和腐蚀性能,尤其以出色的抗应力腐蚀开裂性能而著称。但双相不锈钢在特定的环境和拉应力共同作用下,会出现应力腐蚀开裂现象,由于应力腐蚀开裂通常难以被发现,从而导致灾难性的事故。在此基础上,从材质的成分和金相组织,温度、pH、氯离子和氧气浓度等工况环境,冷变形和残余应力等方面总结了影响双相不锈钢应力腐蚀开裂的因素。结合双相不锈钢的使用环境和应力特点,阐述了双相不锈钢的应力腐蚀开裂机理,包括电化学阳极溶解理论、氢脆机制、膜破裂理论、化学脆化一机械破裂两阶段理论、应力吸附破裂理论。依据应力腐蚀开裂机理,结合影响因素,通过合理添加合金元素开发出新的双相不锈钢、双相不锈钢等离子碳氮共渗或表面涂层、热处理工艺等方法,有效地降低双相不锈钢应力腐蚀开裂的敏感性。最后,从双相不锈钢应力腐蚀开裂机理和防护技术两方面展望了双相不锈钢应力腐蚀开裂未来的研究方向,从本质上减少应力腐蚀开裂事故的发生,保障生产的“安稳长满优”。     

应用神经网络技术预测应力腐蚀开裂

利用已有的应力腐蚀开裂数据训练人工神经网络，对奥氏体不锈钢在含有氯离子和氧的溶液中的应力腐蚀开裂敏感性进行了预测。所用的网络结构为三层结构，氯离子和氧含量作为网络输入，腐蚀开裂敏感性作为输出。学习算法为反向传播算法，以预测精度作为标准，训练得到网络的优化结构为2-6-1。结果表明，该劂络对应力腐蚀的预测比较准确，用神经网络技术预测应力腐蚀开裂敏感性是可行的。     

316L不锈钢在高温酸碱溶液中的应力腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸实验方法,研究了高温高压水环境中pH值对316L不锈钢应力腐蚀开裂的影响规律,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行分析。结果表明:在300℃时,316L不锈钢在酸性和碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,且酸性越强,敏感性越大。在中性溶液中,316L不锈钢的强度和塑性损失较小,应力腐蚀敏感性较小,断口分析与之吻合。     

氯化铁溶液中316L和HR-2不锈钢的腐蚀行为研究

分别采用浸泡腐蚀实验、电化学测试技术、扫描电化学显微镜(SECM)分析技术和慢应变速率拉伸(SSRT)及应力腐蚀(SCC)实验方法对比研究了316L和HR-2奥氏体不锈钢在三氯化铁溶液中的腐蚀行为,并探讨了腐蚀机理。结果表明,不受力条件下316L和HR-2不锈钢的耐腐蚀性能均较好,316L钢呈现出较轻的点腐蚀现象。在动态拉应力作用下,316L和HR-2不锈钢均表现出较高的应力腐蚀开裂敏感性,原因是拉应力促进了不锈钢表面钝化膜的破裂,加速应力腐蚀裂纹的萌生和扩展。316L不锈钢的SCC敏感性稍高于HR-2不锈钢,归因于316L不锈钢点蚀敏感性稍高,因而表面钝化膜在动态拉伸载荷作用下更易于破裂。     

pH值对CLAM钢扩散连接接头应力腐蚀行为的影响

通过慢应变速率拉伸试验方法,研究了在室温下不同pH值的3.5 mass%NaCl溶液对CLAM钢扩散连接接头应力腐蚀开裂行为的影响。通过光学显微镜对试样的母材和接头处的微观组织进行了观察,并利用扫描电镜对试样断口形貌进行观察与分析,判断试样在不同pH值的3.5 mass%NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性大小。通过观察宏观断口发现:无论在酸性、碱性或中性溶液中,试样均在母材部分断裂,且均出现了不同程度的颈缩现象。SSRT结果以及断口形貌分析结果表明:在室温下,CLAM钢在酸性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,其应力腐蚀机理为氢致开裂型;在中性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性居中,其应力腐蚀机理为阳极溶解和氢致开裂共同作用;在碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较小。     

不锈钢应力腐蚀开裂综述

应力腐蚀开裂一直以来是不锈钢领域的重要研究课题,也是许多行业亟需解决的工程问题。应力腐蚀开裂是材料、环境和应力三者相互作用的结果,由于其复杂性,目前人们对不锈钢发生应力腐蚀开裂的机理尚存在许多不同的见解,但是经过近一个世纪的研究,从材料选择、环境控制等方面入手,预防不锈钢发生应力腐蚀是能够达到的。综述了应力腐蚀开裂的特征、机理和三个影响因素(应力、材料和环境)。对应力腐蚀的阳极溶解机理和氢致开裂机理进行了概述,阐述并探讨了不锈钢应力腐蚀开裂的滑移溶解机理、氧化膜开裂机理以及氢致开裂机理。归纳了组织结构对不锈钢应力腐蚀的影响,分析了材料成分如(Ni、Mo和N)的添加与应力腐蚀敏感性的关系,总结了环境因素在应力腐蚀中的作用,对特定介质中不锈钢的应力腐蚀规律进行了归纳,并探讨了温度变化对不锈钢应力腐蚀的影响。介绍了近年来关于控制不锈钢应力腐蚀开裂方法的研究进展,如晶界工程、细化晶粒以及涂层等。最后展望了不锈钢应力腐蚀开裂未来的研究方向。     

敏化态304不锈钢在室温下发生应力腐蚀的Cl~-浓度界限

用慢应变速率实验技术研究了敏化态304不锈钢在室温氯化钠溶液中的应力腐蚀行为。结果表明:敏化态304不锈钢在近中性的氯化物溶液中呈典型的沿晶应力腐蚀开裂,随Cl-浓度的提高,应力腐蚀开裂敏感性增强,应力腐蚀的发生存在一个临界Cl-浓度。关键词     

316L不锈钢在普光净化厂含氯胺液中的应力腐蚀开裂

普光气田净化厂胺液(MDEA溶液)系统大量采用了316L不锈钢材料,设计之初预计集输流程会分离所有氯离子,但实际使用过程中,发现胺液中的氯离子含量逐渐升高,最高达到8 000μg/g。为评估普光气田胺液系统中316L不锈钢的使用安全性,通过模拟工况应力腐蚀试验研究了316L不锈钢在含氯胺液中的应力腐蚀开裂行为。结果表明:胺液具有很好的保护性能,316L钢在高含硫含氯胺液环境中具有很好的韧性,未发生应力腐蚀开裂。研究认为,胺液中的特殊环境,使得具有毒化功能的硫离子被络合,从而避免了发生硫化物应力腐蚀开裂的可能性。而胺液的碱性环境,也使得发生氯化物应力腐蚀开裂的门槛值显著上升。     

敏化态304不锈钢在室温下发生应力腐蚀的Cl~－浓度界限

用慢应变速率实验技术研究了敏化态３０４不锈钢在室温氯化钠溶液中的应力腐蚀行为。结果表明：敏化态３０４不锈钢在近中性的氯化物溶液中呈典型的沿晶应力腐蚀开裂，随Ｃｌ－浓度的提高，应力腐蚀开裂敏感性增强，应力腐蚀的发生存在一个临界Ｃｌ－浓度。关键词     

304不锈钢焊管应力腐蚀开裂原因

某公司不锈钢焊管使用过程中出现大面积开裂泄露。采用宏观检验、化学成分分析、金相检验、SEM、EDS能谱分析等方法,对该管道的开裂泄露进行失效分析。结果表明,该焊管的开裂主要为氯离子应力腐蚀开裂。焊管成型后未热处理造成的残余应力、管外面橡塑保温材料释放出的氯离子共同造成了该不锈钢焊管的应力腐蚀开裂。     

不锈钢在模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为研究

利用动电位扫描和交流阻抗法研究了普通碳钢与不锈钢在模拟混凝土孔隙溶液中的腐蚀行为及其差别，以及Cl-浓度、溶液pH值对腐蚀行为的影响，从而探讨了不锈钢取代碳钢作为混凝土钢筋骨架的可能性.结果表明：即便混凝土碳化导致孔隙液pH值下降后，氯离子对不锈钢的影响仍然较小，钝化膜致密完好，而普通碳钢的耐蚀性明显变差，钝化膜极易被氯离子侵蚀而破坏.     

高强度预应力钢丝在饱和Ca(OH)_2+NaCl环境中的应力腐蚀开裂

用慢应变速率拉伸和悬臂樑试验法研究了国产高强度预应力钢丝在饱和Ca(OH)_2+NaCl溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,钢丝在含有氯离子的Ca(OH)_2溶液中会产生应力腐蚀开裂,其开裂敏感性随溶液中NaCl含量的升高和溶液pH值的降低而增大。Ca(OH)_2溶液中有Na_2SO_4存在也对钢丝的应力腐蚀带来不良影响。向Ca(OH)_2+NaCl溶液中添加NaNO_2可以抑制离氯子对钢丝应力腐蚀的有害作用。结合闭塞电池模拟试验中溶液pH值的变化以及极化电位和加载载荷谱对开裂敏感性的影响等试验结果,讨论了钢丝在Ca(OH)_2+NaCl溶液中应力腐蚀开裂的机理和应变率的作用。     

加氢车间二套空冷入口管开裂分析

本文是对一根奥氏体不锈钢管的开裂所做的分析。通过对断裂部位的金相、断口和应力等的试验分析表明,该管具有由氯离子引起的奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的特征和条件。证明该奥氏体不锈钢管是由氯离子引起的应力腐蚀并伴有腐蚀疲劳造成的开裂。     

氧氯协同作用下304不锈钢管的应力腐蚀开裂

某生活用直流锅炉的304不锈钢水冷壁管在服役4000多个小时后多处发生开裂,通过宏观形貌、化学成分、力学性能、显微组织、断口扫描及能谱等研究了水冷壁管开裂失效的根本原因。结果表明:水冷壁管内壁多处发生开裂,裂纹均沿晶界扩展,水垢中存在氯离子,为典型的应力腐蚀开裂。在高温服役条件下,溶解氧、氯离子和运行应力的协同作用最终造成了304不锈钢水冷壁管的开裂失效。     

奥氏体304不锈钢及焊缝在氯化物溶液中应力腐蚀开裂行为及机理研究

<正> 本文用慢应变速率实验(SSRT)技术,研究固溶态和敏化态的304不锈钢基材和焊缝在两种环境:a)酸性介质(HCl引起的应力腐蚀);b)中性介质(Cl~-引起的应力腐蚀)中,其发生应力腐蚀开裂(SCC)的可能性、严重程度、影响因素作用规律和过程机理,获得出许多有科学意义的数据。主要试验结果如下:     

氯化物溶液中敏化304不锈钢应力腐蚀开裂的临界电位

研究了氯化物浓度、溶液温度、应力及敏化程度对敏化304不锈钢在NaCI水溶液中晶间型应力腐蚀开裂的影响。结果表明，材料的敏化程度、NaCI浓度、溶液温度和应力对敏化304不锈钢的ER.SCC有显著的影响，敏化304不锈钢的DR．SCC低于ER．CREV，应力腐蚀开裂发生在正于ER．SCC的电位范围，而电位低于该值则免于发生应力腐蚀开裂，由此得知，ER．SCC可适用于评价敏化不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。