SCC应力腐蚀

应力腐蚀（SCC)文献综述2017-11-23小组成员：蒋耀李建林黄俊王淋宋世杰CONTENTS应力腐蚀应力腐蚀特征应力腐蚀机理不锈钢的应力腐蚀碳钢的应力腐蚀铝合金的应力腐蚀PARTONE应力腐蚀应力腐蚀应力腐蚀开裂是危害性最大的局部腐蚀形态破坏形式之一，在腐蚀过程中，若有微裂纹形成，其扩展速度比其它类型的局部腐蚀速度要快几个数量级，SCC是一种“灾难性的腐蚀”如桥梁坍塌，飞机失事，油罐爆炸，管道泄漏都造成了巨大的生命和财产损失。此外，如核电站，船只，锅炉，石油化工也都发生过应力腐蚀断裂的事故。材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。腐蚀全面腐蚀8.5%应力腐蚀45.6%小孔腐蚀21.6%腐蚀疲劳8.56%晶间腐蚀4.9%高温氧化4.9%氢脆3.0%应力腐蚀PARTTWO应力腐蚀特征应力腐蚀特征2引起应力腐蚀开裂的拉应力（拉应力）3特定组织环境（特定环境）1材料本身对SCC的敏感性（敏感材料）合金腐蚀介质碳钢NaOH溶液，含有硝酸根，碳酸跟，硫化氢水溶液，海水，海洋大气和工业大气，硫酸—硝酸混合液，三氯化铁溶液，湿的CO—CO2,空气不锈钢高温碱液，高温高压含氧纯水，氯化物水溶液，海水，浓缩锅炉水，水蒸气(260ºC)，湿润空气（湿度90%），硫化氢水溶液，二氯乙烯等铝合金NaCl水溶液，海水，水蒸气，含二氧化硫的大气，含Br¯,I¯水溶液，汞PARTTHREE应力腐蚀机理应力腐蚀机理①应力腐蚀按其机理可分为阴极氢致开裂型和阳极溶解型两类。在很多体系中由于闭塞电池作用，裂尖溶液局部酸化，阴极析氢反应的氢进入材料引起氢致开裂.②高强钢在水介质中的应力腐蚀，或低强钢在H2S溶液中的应力腐蚀本质上就是一种氢致开裂；PARTFORE不锈钢的应力腐蚀不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为304不锈钢在60℃中性溶液中发生应力腐蚀的临界氯离子浓度约为90mg/L。导致钝化膜破裂电位突变的氯离子浓度与发生应力腐蚀破裂的临界氯离子浓度的一致性说明钝化膜的破裂在304不锈钢的应力腐蚀中起到了很重要的作用。不锈钢在H2S介质条件下的应力腐蚀氯离子能显著降低304不锈钢在饱和H2S溶液中的腐蚀电位和点蚀电位，增加304不锈钢的点蚀倾向。304不锈钢在饱和H2S溶液中不具有应力腐蚀开裂敏感性，而在NACE溶液中则具有明显的应力腐蚀敏感性。不锈钢中的晶界、位错、孪晶和夹杂物(如氧化物、氮化物和硅酸盐等)能捕获氢，并使其在高应力处集中，降低材料的强度和韧性，造成不锈钢材料发生应力腐蚀开裂。不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响固溶态和敏化态316不锈钢的SCC敏感性以及破裂类型与外加电位密切相关;在较低电位下,二者均产生穿晶型SCC;在较高电位下,固溶316钢仍为穿晶型SCC,但敏化316钢出现沿晶型SCC。固溶态和敏化态316不锈钢的SCC敏感性与氧化膜的厚度和成分(包括Ni的富集程度)密切相关。氢气除氧能缓解冷变形材料的应力腐蚀，溶解氧和氯离子能加快材料的裂纹扩展速率。不锈钢应力腐蚀断裂扫描对于奥氏体不锈钢在氯化物介质中产生的应力腐蚀倾向较大。奥氏体基体在氯离子的腐蚀作用下，可出现具有一定形状的腐蚀坑，而这些腐蚀坑与晶体的晶面及晶体的取向有密切关系。不锈钢在氯离子环境下,由于氯离子强烈地穿透钝化膜,使金属基体形成正离子，加上水和氧的作用,生成的腐蚀产物较为复杂,主要有金属的氯化物及氧化物和氢氧化物等。PARTFIVE碳钢的应力腐蚀碳钢的苛性碱破坏随碳含量增加,应力腐蚀敏感性增大,进一步增加碳含量,由于碳化物在晶界形成稳定组织,教感性降低。碳含量大于0.2%可明显延长破裂寿命。碳钢在大气环境中的应力腐蚀随着腐蚀行为的发展,不同的大气污染物在碳钢抗拉强度的周期性衰减中占据不同的比重。其中含氯离子高的环境含SO2高的环境高温高湿环境。钢的脆性断裂是由于钢材中吸收了H原子，H原子扩散以及在高应力部位的聚集引起的，在存在H2S且腐蚀产物膜被破坏的情况下发生脆断的可能性会大幅提高。PARTSIX铝合金的应力腐蚀铝合金的应力腐蚀关于铝合金应力腐蚀机理主要3种理论:阳极溶解、钝化膜破裂和氢致开裂。Burleigh指出，对7系铝合金应力腐蚀，适用性按以下顺序递减:氢致开裂﹥钝化膜破裂﹥阳极溶解。在很多7系铝合金失效分析结果中认为是氢引起开裂的应力腐蚀。化学工业中的应力腐蚀，是由原材料中所含的杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。总结(1)造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力(近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引起)。(2)应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。(3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。例如α黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而β黄铜在水中就能破裂。(4)应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。(5)应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽毛状的标记。参考文献1）刘永辉.304不锈钢的应力腐蚀断裂[J].北京航空航天大学学报,1990,(04):96-100.2）吕国诚,许淳淳,程海东.304不锈钢应力腐蚀的临界氯离子浓度[J].化工进展,2008,(08):1284-1287.3）张耀丰,丁毅,陆晓峰,顾伯勤.304不锈钢在H2S介质条件下的应力腐蚀[J].中国腐蚀与防护学报,2007,(02):101-103-108.4）卢沛.塑性变形对304不锈钢应力腐蚀性能影响的试验研究[D].浙江工业大学,2013.5）张新生,许淳淳,胡钢.亚稳态304不锈钢应力腐蚀影响因素探讨[J].电化学,2003,(03):320-326.6）李少东,夏明六.304不锈钢盘管开裂失效分析[J].山东化工,2016,45(12):89-91.7）高敏.304不锈钢湿硫化氢应力腐蚀开裂案例分析[J].科技与企业,2012,(12):326.8）黄毓晖.304不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为研究[D].华东理工大学,2011.9）许万剑,杨春丽,赵宏柱,陶新秀,丁非,陈安源.304不锈钢焊管应力腐蚀开裂原因[J].腐蚀与防护,2014,35(05):511-513.10）马李洋,丁毅,陆晓峰,马立群.304不锈钢在连多硫酸中的应力腐蚀研究[J].压力容器,2007,(01):1-3.11)吴恒,肖贵学,李超,张波.不同温度淡化海水中304不锈钢的耐蚀性[J].材料保护,2015,48(06):45-47.54.8-9.12)曲秀华.304不锈钢在含氯离子循环冷却水中腐蚀敏感性的影响[D].北京化工大学,2008.13)杜东海,陈凯,张乐福,石秀强,尹开锯.注锌对316不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率的影响[J].核动力工程,2017,38(02):78-83.14)陈赤龙,杨武.γ射线辐照对316不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响[J].腐蚀科学与防护技术,1997,(01):3-8.15)杨武,张云柯,赵国珍,杨鸿根,陈赤龙,J.Congleton.316不锈钢在300℃高温水中的应力腐蚀破裂[J].腐蚀科学与防护技术,1993,(02):94-100.16)杜东海,陆辉,陈凯,张乐福,石秀强,徐雪莲.冷变形316不锈钢在高温水中的应力腐蚀开裂行为[J].原子能科学技术,2015,49(11):1977-1983.17)奚明华,张静江.316不锈钢应力腐蚀断裂扫描电镜研究[J].理化检验(物理分册),1999,(04):155-157.18)李远.316L不锈钢在氯化钠溶液中的应力腐蚀研究[D].哈尔滨工程大学,2011.19)鲍其鼐.氯离子与冷却水系统中不锈钢的腐蚀[J].工业水处理,2007,(09):1-6.20)苟国庆,黄楠,陈辉,孟立春,吴沛沛.高速列车A7N01S-T5铝合金应力腐蚀行为研究[J].材料科学与工艺,2012,20(04):134-139.21)江超,陈辉,王晓敏,马纪军,李恒奎.高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能[J].西南交通大学学报,2013,48(03):500-506.22)刘万雷,常新龙,张有宏,赖建伟.铝合金应力腐蚀机理及研究方法[J].腐蚀科学与防护技术,2013,25(01):71-73.23)王雁涛,杨钿.铝合金结构件应力腐蚀裂纹机理分析[J].装备环境工程,2013,10(01):53-56.24)曹公望,王振尧,刘雨薇,汪川.碳钢在三种大气环境中的应力腐蚀[J].装备环境工程,2015,12(04):6-10.25）徐坚.碳钢、普通低合金钢的应力腐蚀断裂[J].浙江化工学院学报,1975,(02):66-80.26）黄金营,吴伟平,柳伟,路民旭.碳钢在H2S/CO2体系中的应力腐蚀开裂机理[J].材料保护,2011,44(08):32-33.40.89.27）黄鸿生,尚少军,彭祖铭.碳钢碱脆的研究[J].钢铁研究总院学报,1986,(S1):97-104.28）张九渊.碳钢的苛性碱破坏[J].浙江化工,1984,(03):33-39.29JunjieChen,ZhanpengLu,QianXiao,XiangkunRu,GuangdongHan,ZhenChen,BangxinZhou,TetsuoShoji.Theeffectsofcoldrollingorientationandwaterchemistryonstresscorrosioncrackingbehaviorof316LstainlesssteelinsimulatedPWRwaterenvironments[J].JournalofNuclearMaterials,201630JunfengChen,XingfengZhang,LinchiZou,YanYu,QiangLi.Effectofprecipitatestateonthestresscorrosionbehaviorof7050aluminumalloy[J].MaterialsCharacterization,2016THANKYOU