不锈钢管应力腐蚀开裂原因及危害有哪些

  不锈钢管在海洋大气腐蚀环境中，除发生均匀腐蚀外，还存在各种局部腐蚀，如电偶腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀以及应力腐蚀等。其中，不锈钢管应力腐蚀是事先没有明显预兆而突然发生的脆性断裂，是破坏性和危害性极大的一种腐蚀形式。下面将从概念、特征、影响因素、机理、研究方法以及控制方法等方面详细介绍应力腐蚀。

 不锈钢管应力腐蚀开裂在应力和环境联合作用下往往使金属力学性能下降，比单个因素分别作用后再叠加起来要严重得多。腐蚀开裂并不是一个新问题。然而，人们有意识地注意和重视应力腐蚀只是始于工业突飞猛进的19世纪下半叶。当时由于冲压黄铜弹壳的广泛使用，在储存过程中发生了严重的应力腐蚀开裂。1886年，人们发现含银和铜的冷拉合金丝在FeCl₃溶液中具有应力腐蚀敏感性。19世纪末，出现了蒸汽机车铆接锅炉的碱脆问题。20世纪20年代初，人们发现铝合金在潮湿大气中也发生了应力腐蚀。1930年，镁合金军用飞机在潮湿大气中发生应力腐蚀。美国路易斯安那州输气管线和阿拉伯东部阿卜凯克油田管线，分别于1965年和1977年发生油气泄露事件，在大火中丧生多人，造成了巨大的经济损失。事后经过事故分析，都是由于输油管道外侧发生腐蚀开裂引起的。我国的油气管线也发生过类似的事故，1968年威远至成都的输气管线发生泄露爆炸，造成了巨大的经济损失和严重的人员伤亡。

 不锈钢管的应力腐蚀开裂是一个很重要的实际问题。应力腐蚀开裂占不锈钢管腐蚀破坏的20%以上，而海洋环境中含有大量氯离子,当不锈钢材料应用于海洋这种苛刻的腐蚀环境中时，应力和氯离子联合作用使不锈钢材料的力学性能下降往往比单个因素分别作用后再叠加起来的效果要严重得多，因为海洋腐蚀环境和应力的协同作用可以相互促进，加速材料的破坏。不锈钢材料在酸性含氯离子环境中的应力腐蚀开裂是科研工作者的重要研究方向。较常遇到的而又研究较多的是奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题。目前，在研究裂纹尖端化学和电化学状态、应力强度与裂纹扩展速率的关系、氢在裂纹扩展中的地位、应力和应变速率的作用等方面已经取得了很大的进展。科研工作者们提出了多种不同的机理来解释应力腐蚀现象，但迄今尚无公认的统一机理。应力腐蚀是一个非常复杂的问题，造成裂纹的原因和裂纹扩展过程在不同条件下也是不同的，所以很多时候不能只用一种理论来解释。由于应力腐蚀是一个与腐蚀有关的过程，其机理必然与腐蚀过程中发生的阳极反应和阴极反应有关，因此应力腐蚀机理主要可以分为两大类：阳极溶解型机理和氢致开裂型机理，以及在这两类机理基础上发展起来的表面膜破裂理论、活性通道理论、应力吸附开裂理论、腐蚀产物楔入理论、闭塞电池理论等。