金属材料在拉应力和特定腐蚀介质的共同作用下发生的断裂破坏,称为应力腐蚀破裂。发生应力腐蚀破裂的时间有长有短,有经过几天就开裂的,也有经过数年才开裂的,这说明应力腐蚀破裂通常有一个或长或短的孕育期。见图8.1.4。应力腐蚀裂纹呈枯树枝状,大体上沿着垂直于拉应力的方向发展。裂纹的微观形态有穿晶型、晶间型(沿晶型)和二者兼有的混合型。
应力的来源,对于管道来说,焊接、冷加工及安装时残余应力是主要的。并不是任何金属与介质的共同作用都引起应力腐蚀破裂。其中金属材料只有在某些特定的腐蚀环境中,才发生应力腐蚀破裂。表8.1.2是容易引起应力腐蚀破裂的管道金属材料和腐蚀环境的组合。
防止应力腐蚀的相关措施。①. 降低设计应力。②. 改善腐蚀环境。改善腐蚀环境是减轻应力腐蚀行之有效的措施。例如当水的氧含量和氯离子含量控制在1mg/L以下时,奥氏体不锈钢就可避免应力腐蚀。如果水是完全脱氧的,则Cl-含量有所增高,也不会发生应力腐蚀。倘若把H2S气体温度保持在水的露点以上,控制液氨的浓度或温度等办法,都能达到预期的效果。③. 适当选材。有条件时,选材应尽可能避开介质与材料之间特定的腐蚀匹配关系,以回避产生应力腐蚀的条件,如尽可能使用碳钢代替不锈钢,一些特殊场合可采用双相钢等。④. 消除应力热处理。多数应力腐蚀破裂事故是由于金属内部较高的残余应力所引起的,工程上普遍采用焊后热处理的方法消除设备或管道的热应力,能够有效地防止应力腐蚀。