了解压力与腐蚀之间的关系

大多数人把腐蚀与空气和水分(水)联系在一起。然而，在某些情况下，应力(残余应力要么应用压力)的作用可以在一种被称为腐蚀的独特类型中起主要作用应力腐蚀开裂(SCC)．

在本文中，我们将仔细看看压力腐蚀裂缝的机制，以更深入地了解压力影响。

什么是压力腐蚀裂缝（SCC）？

由于腐蚀的组合作用，应力腐蚀开裂（SCC）是金属的开裂拉伸应力．SCC以其欺骗性而闻名，因为从目视检查中腐蚀损坏并不总是显而易见。虽然在SCC期间没有发生金属损失很少，但材料的机械强度显着降低。这通常会导致通常会导致突然发生故障韧性金属。

已知这种形式的应力诱导的腐蚀是若干灾难性产业灾害的原因，例如：

• 高压燃气输送管的破裂
• 锅炉爆炸
• 销毁电站和炼油厂

因此，了解SCC中应力与腐蚀之间的关系对于设计工程师来说是至关重要的。(有关管道的SCC的更多信息，请阅读导致管道中的应力腐蚀破裂是什么？）

应力腐蚀裂纹是如何形成的?

有源路径溶解

活动路径解散沿着脆弱的路径加速腐蚀（如晶界一种金属)，而大部分材料却不受影响。例如,在奥氏体不锈钢钢那热处理可能导致耗尽铬碳化物靠近晶界。铬含量的降低使晶界的形成更加困难钝化．结果，这些边界代表了弱点的领域晶体腐蚀和微裂纹可能发生的。

当施加应力时，这些裂纹打开，并且在裂纹尖端观察到加速腐蚀。由主动路径溶解引起的SCC受腐蚀速度在裂纹尖端。(试图测量腐蚀速率?一定要读腐蚀速率转换:在普通腐蚀单元之间转换数据的简单方法．）

氢脆

氢原子可以容易地适应结晶由于它们的体积小，金属结构。这允许氢，在一定程度上溶于金属。

氢原子被拉应力吸引到金属膨胀的区域。因此，它集中在可能形成裂缝的地区。溶解的氢可以通过两种方式促进材料的断裂裂解更容易或通过协助发展激烈塑性变形．因此，金属变得脆这使得它在压力下容易开裂。

什么材料易受压力腐蚀裂缝的影响？

SCC的发生必须有非常特殊的条件。下面，我们将列出最常见的金属环境组合，以鼓励SCC。

含氨的环境中的黄铜

许多研究表明，黄铜裂缝失败可能发生在潮湿的条件下存在氨，氧气和水。在雨季期间观察到他们的黄铜墨盒（氨源于腐烂的有机材料）时，英国军队首先由英国军队注意到印度的这种现象。它在雨季的普遍存在的名字上涨赛季开裂．

高强度钢易发生氢脆

钢会受到富氢环境的影响，证据如下:

• 氢相关腐蚀疲劳裂纹生长
• 氢致裂化

氢脆脆化在高强度钢材主要观察到静载荷，是：

• 钢中氢的浓度
• 施加的拉伸应力
• 钢的应力集中，组成和微观结构

高强度钢的氢脆不太可能发生在屈服度低于600 MPa（87 ksi）。然而，在1000MPa（145 ksi）以上的屈服强度，脆化可能是一个问题。（了解更多内容氢脆介绍．）通常在高强度钢中引入氢气期间焊接那酸洗那电镀以及暴露在氢气中。

应力在腐蚀失效中的作用

如前所述，压力是SCC中的重要因素。但是，并非所有的压力都会导致腐蚀失败。必须实现最小阈值拉伸应力值以进行SCC。一旦达到这种阈值应力，弱化晶界开放，导致形式的微型裂缝的材料。

SCC最重要的贡献者之一是应力集中．应力浓度发生在突然变化材料的突然变化的区域中。设计细节，如拐角，凹口，焊接，横截面等急剧变化，可能会破坏压力的流动，导致它突然上升。这些位置代表局部应力可能超过最小阈值的区域，即使材料中的整体应力可能明显较低。

焊接，热处理和冷变形也可以引入可引发SCC的残余应力。

如何控制压力腐蚀裂缝？

控制SCC的关键是要理解金属是如何以及为什么会被这种与应力相关的现象腐蚀的。控制SCC的第一道防线是适当的材料选择．通过选择在操作环境中不受SCC影响的材料，可以避免未来与应力相关的问题。

然而，诸如含有高温水的侵蚀性环境将导致SCC在大多数金属中。在这种情况下，应建立适当的工程控制，以尽量减少对材料的不利影响。

由于应力是SCC所需要的，因此控制施加的或残余应力可以在防止这种类型的腐蚀方面走很长的路。

例如，缓解压力可以完成碳素结构钢经受它的影响退火．表面处理，如喷丸加工要么喷钢砂处理，也可以介绍压缩应力这可以抵消破坏性残余拉应力的影响。

关于应用应力，最好避免可能引入应力浓度的设计选择（例如，尖角，孔，凹口等）。（可以在此主题中找到更多内容压力集中：前4个减少机器零件中应力集中的尖端．）

最后的想法

应力本身不会引起腐蚀。然而，在存在由活性路径溶解或氢脆引起的晶间腐蚀时，拉应力可能会打开裂纹，削弱金属结构。通过了解应力在SCC中的作用，工程师可以采取必要的预防措施，以确保其设计的安全性和寿命。