应力腐蚀开裂氢致开裂.ppt

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1、当金属N得到完全保护时，金属N的腐蚀停止，其阴极反应叠加到对金属M的腐蚀上；金属M的阳极反应相匹配的阴极电流由金属M、N的阴极反应共同提供。电偶腐蚀金属M、N偶接前金属M、N偶接后M+H+H2e-MN+H+H2e-NM+H+H2e-e-H2H+MN课程回顾1可以利用作为防护措施！2晶间腐蚀（合金材料在高温使用时发生）1、贫铬理论—晶界碳化物析出（过渡期，固溶处理可消除）敏化热处理不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀，可以用贫铬理论解释。奥氏体不锈钢（含碳相对高）铁素体不锈钢（含碳、氮低）晶间腐蚀最易发生在活化—钝化过渡区。晶界碳化物析出示意图3不锈钢γ相和σ

2、相的阳极极化曲线（H2SO4-CuSO4介质）在弱氧化性介质中，析出σ相的不锈钢处于较低的电位区间，此时σ相较γ相还稍耐腐蚀，不易产生晶间腐蚀。强氧化性介质中，在过钝化电位下σ相发生严重腐蚀，其阳极活性电流急剧增加。2、阳极相理论—晶界σ相析出并溶解（过钝化区，固溶处理不能消除）4铜和锌以金属离子形式一起进入溶液，铜离子再发生还原以纯铜的形式沉积出来（称为回镀）。具体地分为三个步骤（1）黄铜溶解阳极：ZnZn2++2e-，CuCu++e-阴极：1/2O2+H2O+2e-2OH-（2）锌离子留在溶液中（3）铜重新沉积在基体上歧化反应：Cu2Cl2Cu+

3、CuCl2Cu2++2e-Cu选择性腐蚀（合金材料，黄铜脱锌的溶解-再沉积理论）5第四章应力作用下的腐蚀第一节应力腐蚀开裂一、应力腐蚀开裂的定义（StressCrakingCorrosion)应力腐蚀开裂（SCC）—受拉伸应力作用的金属材料在特定介质中，特定介质和应力协同作用发生脆性断裂现象。应力腐蚀开裂很普遍，化工行业约占四分之一。危害性极大，如飞机失事，桥梁断裂，油气管爆炸。6304不锈钢在沸腾45%MgCl溶液中的穿晶裂纹敏化304不锈钢在室温连多硫酸溶液中的晶间裂纹应力腐蚀的裂纹有晶间型、穿晶型和混合型三种类型。二、SCC发生的条件和特征1、力学特

4、征应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造成的破坏。在固定（静止）应力情况，称为应力腐蚀开裂（SCC）在循环应力情况，称为腐蚀疲劳（CF）一般情况下，只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。应力作用（拉应力/张应力）应力来源：冶炼、加工残余应力（80％SCC，主要发生在焊接应力区）材料使用中外加负载——外加应力是主要应力来源8SCC是一种与时间有关的滞后破坏，存在临界应力强度因子KISCC。一般应力愈大,开裂时间愈短;应力愈小，开裂时间愈长，应力小到一定值时，不发生SCC;断裂时间是评价材料SCC敏感性的重要指标。材料破裂与应力大小及时间的关

5、系92、环境特征某一种金属材料只有在特定的环境中才能发生，对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―环境组合”。如锅炉钢在碱性溶液中的碱脆低碳钢在硝酸溶液中的硝脆奥氏体不锈钢在含氯离子溶液中的氯脆黄铜在氨气氛中的氨脆高强度钢在酸性或中性NaCl中的氢脆特定的电位范围：应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀的发展有一个共同点—均以“闭塞电池”机制为推动力。10合金的应力腐蚀断裂电位区（阴影）铁的裂纹pH值及其电位分布表面膜处于不稳定状态，构成了大阴极-小阳极电化学腐蚀结构，为局部应力腐蚀裂纹萌生提供了必要条件。电位Etp称作“点蚀电位”或“破裂电位”、“过钝电位”：金属表面局

6、部地区的电极电位达到并高于临界电位值时，才能形成小孔腐蚀。电位Eb称为“再钝化电位”或“保护电位”：再次达到钝化电流对应的电位。OEEOEEpbEEbtplgi点蚀发生、发展点蚀发生、发展点蚀发展缝隙腐蚀发生、发展点蚀不发生EtpEpEp晶间腐蚀晶间腐蚀SCCSCC与钝化有关！123、材料学特征发生均匀腐蚀的体系则一般不会发生SCC，且主要是合金发生SCC，纯金属极少发生。发生SCC的合金表面往往存在钝化膜或其他保护膜，在大多数情况下合金发生SCC时均匀腐蚀速度很小，因此金属失重甚微。二元和多元合金对应力腐蚀开裂敏感性较高。适当增加Cr、Al元素可提高奥氏体

7、不锈钢抵抗应力腐蚀开裂的能力；而C、N、S、P等易于在晶界上析出，促进SCC的发生。13三、SCC裂纹扩展过程裂纹孕育期：应力集中，微裂纹成核，时间为几分钟~几十年；裂纹扩散期：由裂纹源发展到极限应力值对应的裂纹深度。扩散速度约为10-6-10-3mm/min，比均匀腐蚀快近106倍，但仅为纯机械断裂速度的10-10倍；破裂期：机械因素控制，随应力强度增大，材料断裂。裂纹扩展的三个阶段1、裂纹扩展的三个阶段142、SCC的形态SCC开裂断口为脆性断裂，无塑性变形特征（颈缩现象），穿晶断口是河川或放射花样，晶间断口呈冰糖块状。SCC裂纹起源于表面，发展发生方向

8、与拉伸应力方向垂直。裂纹的长宽不成比例，裂纹一般呈树