氯化物、腐蚀性和聚硫酸应力腐蚀开裂

环境因素诱发的开裂经常出乎意料地发生，因为在设置材料规格时不完全考虑与故障相关的环境。压力腐蚀裂解（SCC）是这种类型的失效机制的子集，由易感金属的协同组合引起，拉应力和一个特定的环境。拉伸应力可以是施用的或剩余，如从组装，形成或焊接．SCC的发生需要某些合金和环境的组合，例如氯化物与奥氏体不锈钢那氨黄铜,苛性用钢。

SCC的现象可分为两个阶段。第一个被称为潜伏期，建立适当的当地化学的侵略性环境。这通常是最耗时的阶段。第二阶段是实际的裂缝繁殖．(了解更多关于裂纹扩展的文章应力集中对裂纹扩展的影响．)

SCC有许多模型，其中最流行的是滑移溶解，氢脆脆化和film-induced乳沟．本文将重点研究奥氏体不锈钢的SCC。

易受应力腐蚀开裂(SCC)影响的不锈钢种类

不锈钢有五种类型:奥氏体不锈钢，铁素体那双工那马氏体和沉淀硬化合金。

奥氏体不锈钢是商业上应用最广泛的钢，由于其铬(Cr)和镍(Ni)含量高，所以它们有不同晶体结构较其他铁基合金有明显的差异。(读金属的晶体结构以作深入的解释。)这样的结构和化学反应产生了一些独特的性质。例如，在退火条件奥氏体不锈钢是非磁性的。奥氏体合金的Cr水平约为18％，均匀1-3 nm厚Cr₂O._3.电影可以使钝化金属的表面，这将最小化染色和腐蚀。

使用最广泛的奥氏体不锈钢合金是304型．在奥氏体不锈钢中加入钼(Mo)316型提供改善耐腐蚀性能．改善晶间(下晶界）加入升高温度，钽（Ta）或铌（Nb）以最小化的耐腐蚀性硬质合金叶片边界的形成与沿晶界的后续CR耗尽。Cr贫区易受腐蚀侵蚀．有大量的特殊奥氏体不锈钢具有不同的耐腐蚀性和性能优于304型。

应力腐蚀破裂衰竭模式

对于奥氏体不锈钢，有三种常见的SCC失效模式;这些是氯化物，多分子酸和苛性酸裂解。

氯化物应力腐蚀开裂

氯应力腐蚀开裂(Cl-SCC)是最普遍的，因为氯离子无处不在。温度是Cl-SCC产生和发展过程中的一个重要参数。许多参考资料表明，Cl-SCC要求温度高于60°C(140°F);然而，在50°C(122°F)或更低的温度下，有许多文献报道了Cl-SCC失效．在80°C(176°F)以上，Cl-SCC开始变得相当迅速。

通过制造方法的嵌入钢颗粒的存在可以通过增加特定部位的环境的氯化物浓度来增强奥氏体不锈钢对CL-SCC的敏感性。因此，在下面没有阈值浓度的氯化物浓度，该合金不会对SCC免疫，因为它是局部环境，而不是批判性因素的散装环境。（在相关文章中了解更多内容奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂．)

氯离子的积累可以发生在缝隙内或金属表面的腐蚀沉积物下。氯化物的蒸发浓度来自连续的冷凝液滴是最常见的来源之一。通常，氯化物会集中在a的底部坑裂缝最终最终发起。

所有奥氏体不锈钢合金都易受Cl-SCC的影响，尽管增加了抗点蚀性对含Mo合金的磁化率或时间有少量的改善发起裂缝．

氯离子浓度、温度和引起裂纹的拉伸应力之间的关系是复杂的。一般来说，较高的氯化物浓度对裂纹萌生所需的拉应力较小，对于给定的温度，反之亦然。较低水平的氯化物和拉伸应力需要更长的时间破裂。

确定骨折是否是Cl-SCC的结果需要金相和/或扫描电子显微镜（SEM）显微镜观察的分析。裂纹以a扩展ransgranular裂解断口形貌呈扇形，由小面和台阶组成。在抛光截面中，裂纹倾向于在晶粒中分叉和扩展。如果起裂部位较多，则可能出现多裂纹。扫描电镜能量弥散分析在断口表面检测元素Cl时，由于其含量高，往往观察不到溶解度在水中的氯离子及其易损。

聚硫酸应力腐蚀开裂

奥氏体不锈钢合金的多分子酸应力腐蚀裂纹（PTA-SCC）不仅需要拉伸应力和特定环境，而且需要一种独特的微观结构。

这种现象与炼油厂或石化工厂的环境有关，这些环境会在金属表面产生硫化物垢。这些原料要么含有硫磺污染物，要么含有硫磺成分，这些成分是专门添加的，以减少装置中金属催化焦炭的形成。硫与氢反应₂形成H₂然后与金属表面反应形成铁硫垢。当机组关闭进行检查时，金属表面的硫化物垢会与空气中的水分和氧气发生反应，形成所谓的聚硫酸(H₂S._XO._6.)，可以沿着晶界腐蚀金属。

Tetrathionic酸(H₂S._4.O._6.)被认为是诱导PTA-SCC的物种．PTA-SCC的一个必要要求是合金在晶界附近有铬损耗的地方有敏化组织。当金属暴露于高温(约400°C至800°C)一段时间后，随着晶界中富含cr的碳化物的析出，就会发生敏化。甚至稳定和低碳等级的奥氏体不锈钢可以敏感．

最大限度减少PTA-SCC的方法之一是在易受影响的设备进入大气之前，按照NACE SP0170的要求进行苏打灰清洗。

碱裂解

奥氏体不锈钢用于各种化学和制造过程，如纸浆和造纸工业。虽然这些合金在腐蚀性介质中表现出良好的抗腐蚀性能，但它们容易受到腐蚀烧结脆化或开裂．在氢氧化钠(NaOH)浓度为50%和温度约为121°C(250°F)时，这些合金可以开裂，而在93°C(200°F)时，它们可以表现得很严重一般腐蚀．在非常低和非常高的NaOH浓度下，裂化的温度基本上高。苛性碱中的杂质可以抑制裂缝的临界温度。另一方面，与NaOH相同浓度的氢氧化钾（KOH）需要更高的裂缝在设定温度上。

类型304和316到腐蚀性裂缝的敏感性似乎非常相似．裂纹扩展是通过穿晶解理进行的，因此必须知道环境条件，以便区分破坏机制是Cl-SCC还是苛性开裂。