奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析
奥氏体不锈钢输油管道焊缝的应力腐蚀失效分析
Ｓ ｅ ｌＰ ｐ ｎ ｏ ｌＴｒ ｎ ｐ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｉ ｉ ｇ ｆ ｒ Ｏｉ ａ ｓ０ ｔｔ ｏ
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关键词 ：奥 氏体不锈钢 ； 焊缝 ； 渣 油管道 ； 应 力腐蚀 ； 失效分析 中图分 类号 ：Ｑ０ ０ ９ ； Ｈ １ ０ Ｔ ５ ． １ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０９３ ８ （ ０ １ ０ － ６ －５ １０ —２ １ ２ １ ）４０ ８０ ０
ＳHale Waihona Puke ｒ ｓ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｆａ ｌ ｅ Ａｎａｙ ｉ ｏ ｅ ｄ ｉ ｔ ｅ ｓ Ｃｏ ｒ ｓｏ ｉ ｕｒ ｌ ｓｓｆ ｒ Ｗ ｌ ｎ Ａｕｓｅ ｔｃ ｔｎｉｉ
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10-应力腐蚀开裂-氢致开裂
四、氢致开裂的机理——氢鼓泡（生成氢分子）
氢鼓泡机理示意图
➢ H2S是弱酸，在酸性溶 液中主要以分子形式存在；
➢ 在金属表面阴极反应生 成大量的氢原子；
➢ 氢原子渗入金属内部， 通过扩散达到缺陷处，析出 氢气产生高压；
➢ 非金属夹杂物（如Ⅱ型 MnS）为裂纹的主要形核位 置。
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抑制氢鼓泡的措施
机械原因：材料受力变形时造成钝化 膜破坏。
17
2、溶解（裂纹扩展）
➢ 裂纹扩展的可能途径：预先存在活性通道和应变产生的 活性通道。 ➢ 活性通道理论（拉伸应力较小时）
大的应力作用在裂缝尖端应力集中，使表面膜破裂。 合金中预先存在一条对腐蚀敏感的通道，在特定介质条 件下成为活性阳极。 形成活性通道可能性有：合金成分结构差异；晶界或亚 晶界；局部应力集中及应变引起阳极晶界区；应变引起表面 膜局部破裂；塑性变形引起的阳极区等。
氢原子
d
氢分子
a
c b
表面铁原子
e
h
+
++
++ h’
f
渗碳体或
g
固溶体碳原子
g’
内部铁原子
钢的氢腐蚀机理模型示意图
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铁素体晶体结构和显微组织 含碳少
奥氏体晶体结构和显微组织 含碳多
抑制氢腐蚀的措施
➢ 温度：各种钢发生氢腐蚀的起始温度为200oC以上。 ➢ 氢分压：氢分压低时，发生表面脱碳难以鼓泡或开裂。 ➢ 介质气体：含氧或水蒸气时，降低氢进入钢中的速度； 含H2S时，孕育期变短。 ➢ 合金元素：碳含量增加，孕育期变短；加入形成碳化物 金属（Ti、Nb、Mo、W、Cr），减少甲烷生成；MnS为裂 纹源的引发处，应去除。 ➢ 热处理和冷加工。
无水氟化氢导致奥氏体不锈钢应力腐蚀分析
70.69/74.07 "C ,设备投入使用八周后壳程封头直边端出现泄漏。应用金相显微镜对裂纹的起始点、形
态、扩展方向进行了分析。结果表明：这是一起无水氟化氢导致奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂。设备返
修时控制了壳程封头冷作硬化和焊接残余应力，从而避免类似应力腐蚀事故的发生。
关键词：无水氟化氢；奥氏体不锈钢；应力腐蚀
选取带保温支杆的封头样进行硬度检测，见图4, 可以发现封头硬度值偏大，应该存在残余应力。
图2封头表面检测 Fig.2 Surface inspection of the head
2事故调查
2.1封头材质化学成分检查 对封头取样进行化学成分分析，见表3,符合
GB/T 24511—2009的要求，属于奥氏体不锈钢。壳 程材质为S31608,封头尺寸为EHA700X6,直边 25 mm。壳程封头为冷压成形，没有进行热处理。封 头上有保温支撑件，位于封头切线上，材质为圆钢 0Crl7Nil2Mo2,规格 4 10 mm。
中图分类号：TQ 050.4； TH 49
文献标识码：A
文章编号：1009-3281 (2019) 03-0005-004
奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能、低温性 能、高温性能、焊接性能，在氧化性和还原性介质 中耐蚀性均较好，常用来制作耐腐蚀设备，广泛应 用于石油、化工、医药、食品、轻工等行业。奥氏 体不锈钢在许多介质中有耐均匀腐蚀的能力，但在 一些特定介质中，其应力腐蚀十分敏感，如氯离子、 氯化物和蒸汽、湿硫化氢、醋酸等。应力腐蚀是金 属在拉应力和腐蚀共同作用下(并有一定的温度条 件)所引起的开裂。当应力不存在时，应力腐蚀甚微； 当有应力后，即使应力很小，腐蚀并不严重，也可 能突然开裂，由于开裂是脆性的，一般没有明显预兆， 一旦发生，容器发生泄漏，将导致严重事故。因此， 奥氏体不锈钢的应力腐蚀是不锈钢应用中需要关注 的关键问题
氯离子对不锈钢的腐蚀
氯离子对不锈钢的腐蚀问题描述：对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀，各种权威的书籍均有严格的要求，氯离子含量要小于25ppm ，否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。
但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢，因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀，采取预防措施，延长使用寿命，或合理选材。
不锈钢的腐蚀失效分析：1、应力腐蚀失：不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。
应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。
常用的防护措施：合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。
其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。
控制应力：装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。
严格遵守操作规程：严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。
在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。
铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时，应把氧的质量分数降低到 1.0 X 10 - 6 以下。
实践证明，在含有氯离子质量分数为500. 0 X 10 -的水中，只需加入质量分数为150. 0 X 10的-6硝酸盐和质量分数为0. 5 X 1 0亚- 6硫酸钠混合物，就可以得到良好的效果。
2、孔蚀失效及预防措施小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展，孔蚀一旦形成，即向深处自动加速。
，不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解，结果在基底金属上生成孔径为20艸〜30叩小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。
只要介质中含有一定量的氯离子，便可能使蚀核发展成蚀孔。
常见预防措施：在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。
降低氯离子在介质中的含量。
加入缓蚀剂，增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。
采用外加阴极电流保护，抑制孔蚀。
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解一、不锈钢引起点蚀的因素及防止措施不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成看不见的氧化膜，使其成为是钝态的。
该钝化膜的形成是由于钢暴露在大气中时与氧反应，或者是由于与其他含氧的环境接触的结果。
如果钝化膜被破坏，不锈钢就将继续腐蚀下去。
在很多情况下，钝化膜仅仅在金属表面和局部地方被破坏，腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑，在材料表面产生无规律分布的小坑状腐蚀。
出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子，不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏，保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境，但正好这也是出现点蚀的条件。
产生点蚀的介质是在C1-、Br-、I-、ClO4-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。
点蚀速率随温度升高而增加。
例如在浓度为4%-10%氯化钠的溶液中，在90℃时达到点蚀造成的重量损失最大；对于更稀的溶液，最大值出现在较高的温度。
防止点蚀的方法：（1）避免卤素离子集中。
（2）保证氧或氧化性溶液的均匀性，搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域。
（3）或者提高氧的浓度，或者去除氧。
（4）增加pH值。
与中性或酸性氯化物相比，明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少，或者完全没有（氢氧离子起防腐蚀剂的作用）。
（5）在尽可能低的温度下工作。
（6）在腐蚀性介质中加入钝化剂。
低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的（抑制离子优先吸咐在金属表面上，因此防止了氯化物离子吸咐而造成腐蚀）。
（7）采用阴极防腐。
有证据表明，用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。
含钼2%-4%的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。
使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀，腐蚀介质例如氢化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。
二、不锈钢的晶间腐蚀及预防措施含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。
奥氏体不锈钢开裂原因
奥氏体不锈钢开裂原因奥氏体不锈钢是一种常用的不锈钢材料，具有良好的耐腐蚀性和机械性能。
然而，有时候在使用过程中，我们可能会遇到奥氏体不锈钢开裂的问题。
那么，奥氏体不锈钢开裂的原因是什么呢？1. 热裂缝热裂缝是奥氏体不锈钢开裂的常见原因之一。
当奥氏体不锈钢在高温下冷却时，由于不均匀的收缩，可能会导致材料出现应力集中，从而引发开裂。
此外，过快的冷却速度也会增加奥氏体不锈钢的开裂风险。
2. 氢脆氢脆是奥氏体不锈钢开裂的另一个重要原因。
当奥氏体不锈钢在存在氢气的环境中，吸收了大量的氢后，会导致材料内部产生氢脆现象，从而引发开裂。
氢脆是一种脆性断裂，常常发生在高应力和低温环境下。
3. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢开裂的另一个重要原因。
当奥氏体不锈钢在存在腐蚀介质的环境中，同时受到应力作用时，会发生应力腐蚀开裂。
腐蚀介质可以是酸、碱、盐等，而应力可以来自外部加载或内部残余应力。
4. 冷裂缝冷裂缝是奥氏体不锈钢开裂的一种特殊形式。
当奥氏体不锈钢在低温下受到冲击或振动时，可能会发生冷裂缝。
冷裂缝通常发生在材料的弱点或缺陷处，如焊缝、夹杂物等。
为了避免奥氏体不锈钢开裂的问题，我们可以采取以下措施：1. 控制冷却速度：在加热和冷却过程中，控制奥氏体不锈钢的冷却速度，避免过快的冷却引发开裂。
2. 防止氢脆：在使用奥氏体不锈钢时，避免接触含有氢气的环境，减少氢的吸收量，从而降低氢脆的风险。
3. 选择合适的材料：根据具体的使用环境和要求，选择适合的奥氏体不锈钢材料，以确保其耐腐蚀性和机械性能。
4. 控制应力：在使用奥氏体不锈钢时，尽量避免过大的应力作用，减少应力腐蚀开裂的可能性。
奥氏体不锈钢开裂的原因主要包括热裂缝、氢脆、应力腐蚀开裂和冷裂缝。
为了避免开裂问题，我们应该采取相应的措施，控制冷却速度、防止氢脆、选择合适的材料和控制应力。
这样才能确保奥氏体不锈钢的使用安全和可靠性。
奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的原因
奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的原因下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂研究进展
奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂研究进展摘要：奥氏体不锈钢广泛用作石油化工、煤化工、电力、造纸、化工等行业主要设备和管道的材料。
腐蚀失效问题依然普遍，尤其是应力腐蚀开裂失效最为突出。
本文从氯离子含量、温度、pH值、氧气、有毒介质等方面探讨了影响奥氏体不锈钢氯化物应力腐蚀开裂的主要因素，以及奥氏体不锈钢的安全性评价和现场检测方法。
讨论了不锈钢的应力腐蚀开裂，从工程实践的角度提出了减缓奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的具体措施。
关键词：奥氏体不锈钢；氯离子；应力腐蚀开裂石油化工是国民经济发展的重要支柱产业。
随着经济的发展，我国石化产业规模将不断扩大。
除了系统管理问题，最重要的因素是整体运行环境。
的石化企业。
其中，石油化工设备是影响企业生产速度和效益的主要因素。
管道应力腐蚀开裂也是石油化工行业普遍存在的问题。
因此，在石化生产中，为提高企业的生产效率，增加企业的经济效益，提高企业在石化行业的核心竞争力，必须做好生产团队的管理工作。
石化企业生产，特别是部分室外输送管道的维护保养工作，确保石化企业稳定运行。
”一、氯化物应力腐蚀开裂机理（1）应力腐蚀开裂特征应力腐蚀开裂是指敏感金属材料在某些特定的腐蚀介质中由于腐蚀介质和拉应力的协同作用而发生脆性断裂。
应力腐蚀开裂的发生同时需要三个基本条件（见图1），即敏感的金属材料、特定的腐蚀介质和足够的拉应力。
对于奥氏体不锈钢氯化物SCC，表现为多分支的穿晶裂纹，其微观外观呈闪电状的穿晶裂纹形态。
图1发生应力腐蚀开裂的三个基本条件（2）应力腐蚀开裂机理由于SCC涉及材料、环境、力学等诸多因素，其过程非常复杂，迄今为止提出的各种应力腐蚀开裂理论或模型都存在一定的局限性，没有统一的理论。
其中，常见的开裂机制有阳极溶解机制、氢脆机制和阳极溶解氢脆机制三种。
对于奥氏体不锈钢的氯化物SCC，最普遍接受的机理是阳极溶解机理，即阳极金属的不断溶解导致应力腐蚀开裂的形成和扩展。
发生快速蠕变，晶内位错沿滑移面到达裂纹尖端前表面，产生大量瞬时活性溶解颗粒，导致裂纹尖端（阳极）快速溶解，如图2所示.图 2 阳极溶解引起裂纹扩散的模型二、氯化物应力腐蚀开裂的影响因素金属材料的SCC受多种因素影响，主要与材料的应力状态、环境、合金成分等有关。
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奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析
查丽文 （常熟制药机械厂有限公司， 江苏 常熟 ２１５５００）
１ 奥氏体不锈钢应力腐蚀 产生原因
应力腐蚀是指合金在腐蚀和 一定方向的拉应力同时作用下产 生的破裂。应力腐蚀破裂造成的 金属损坏不是力学破坏腐蚀与腐 蚀损坏两项单独作用的简单叠加， 因为在腐蚀介质中，在远低于材 料屈服极限的应力下会引起破裂， 在应力的作用下，腐蚀性极弱的 介质就可能引起腐蚀破裂。它常 常是在从全面腐蚀方面看来是耐 蚀的情况下发生的，没有形变预 兆的突然断裂，容易造成严重事 故。但应力腐蚀破裂也具有一些 特征：①必须存在拉应力 （如焊 接、冷加工等产生的残余应力）， 如果存在压应力则可抑制这种腐 蚀；②只发生在一定的体系。
图１
腐蚀的条件。因为附着物的绝热 效应，而使得其在下面的管壁温 度接近过程壳体的温度。随着物 层的形成，对于传热面的应力腐 蚀是应特别重视的因素。
根据热交换的实际使用结果， 绘成了过程流体温度及冷却水含 Ｃｌˉ浓度与产生应力腐蚀破裂损坏 的关系曲线如图 ２ 所示。根据图 ２ 可以预测热交换器可产应力腐 蚀的临界值时，可采用清洗的方 法去垢，从而把设备表面的 Ｃｌˉ去 掉，进而延长使用寿命。图 ２ 中 的 （Ａ） 曲线系由西野所统计的热 交换器冷却水 Ｃｌˉ含量与被冷却的 工作温度之间的关系曲线，而 （Ｂ） 曲线，则系该设备表面腐蚀产生 物，水垢中的 Ｃｌˉ含量。
产：低压系列真空开关管、真空接触器、高压系列真空开关管、真空接触器。产品用于电力、石油、
化工、冶金、煤炭等工业部门。
法人代表：吴木森
电 话：０５７１－ ６４１４２１２９
传 真：０５７１－ ６４１４２１２９
地 址：浙江省建德市梅城龙山路 １０８ 号
邮 编：３１１６０４
网 址：ｗｗｗ．ｘａｊｄｚｇ．ｃｏｍ
热交换器之类设备的传热面上由 定钝态） 或者使其转为全面腐蚀，
于冷却水而引起的应力腐蚀破裂， 均可防止应力腐蚀破裂。前者可
如图 ２ 曲线所示，冷却水中含 Ｃｌˉ 使用缓冲剂；后者对于可经常更
浓度以及被冷却侧的温度都有很 换的零部件改变介质成分，造成
大影响 ，被冷却侧的 温度高时 ， 全面腐蚀；
必须特别小心；
２００５．４ ７
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技术产品版 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
＆
图 ２ （曲线右上方为应力腐蚀区）
３ 防护措施
在实际装置中往往很难或者 不可能预测应力腐蚀破裂的发生，
因此预防奥氏体不锈钢应力腐蚀 或者进行喷丸处理等操作，造成
的破裂尤为重要。根据上述应力 表面压应力；
电子邮件：ｂｓｘｙｘ＠ｅｙｏｕ．ｃｏｍ
销售公司：
联 系 人：王政 许雪生 电话：０５７１－ ８５１９９６０１ 传 真：０５７１－ ８５１９２５６０
地 址：浙江省杭州市体育场路仓河下 ３６ 号
邮 编：３１０００４
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８ ２００５．４
雄厚。
低压真空接触器符合 ＩＥＣ 标准，获国家机械委技术进步一等奖；并获 ３Ｃ 认证证书；ＣＫＪ５－ ２５０、
ＣＫＪ１１－ １２５ 真空接触器获机电部优质产品证书，第二届北京国际博览会银奖；ＺＫＴＪ２５０／１．１４，ＺＫＴＪ２５０／
１．１４ 真空开关管获机电部优质产品证书，ＺＭＦ－ １０／６３０－ ２０ 真空灭弧获 １９９９ 年度国家级新产品。主要生
三个阶段的生成环境，对于奥氏 体不锈钢产生的应力腐蚀，主要 是由于环境中有 Ｃｌˉ和氧，因为奥 氏体不锈钢在含氧环境中容易钝 化，Ｃｌˉ又是破钝剂，在应力的作 用下，膜的局部缺陷处很容易破 裂，裂缝内形成闭塞区，ｐＨ 值下 降，Ｃｌˉ从外部迁入增浓，ｐＨ 值 下降到 １．３ 以下，腐蚀加速和孔 蚀相同。裂缝尖端产生了氢，引 起局部脆化，在拉应力作用下发 生脆性破裂，然后裂尖又进入酸 性溶液，裂缝在腐蚀和脆裂的反 复作用下迅速发展。
腐蚀破裂特征，除了可以根据各
（３） 改 进 设 计 结 构 ， 避 免 应
种合金／环境应力腐蚀体系，具体 力集中于局部，设计中选用的载
改变其影响因素来控制应力腐蚀 荷应低于产生应力腐蚀的临界值；
以外，共同的主要防止措施是：
（４） 改 变 介 质 的 腐 蚀 性 ， 使
（１） 冷却水含 Ｃｌˉ浓度，在 其完全不腐蚀 （包括使其进入稳
２ 奥氏体不锈钢应力腐蚀 实例
以某厂生产的热交换器为例， 如图 １ 所示：在热交换器的入口 附近，从管子的冷却水测管壁， 亦即从管子的内壁表面上开始产 生了圆周方向的破裂，沿晶间析 出碳化物。
材质：ＳＵＳ３０４ 奥氏体不锈钢 换热管!： ２５×２ｍｍ 管内介质：４０—６０℃工业用水 管外介质：有机载热体， ２００－ ３００℃ 使用期：４ 个月 由冷却水引起的应力腐蚀， 几乎都是在传热面上产生的。由 冷却水沉淀出来的附着物，不仅 在传热面上形成绝热层，而且妨 碍离子等的扩散，以致造成促进
（５） 选 用 耐 应 力 腐 蚀 破 裂 的
（２）消除一切应力，或施以 金属材料，就是使其不构成能产
压应力。用得最多和最有效的办 生应力腐蚀破裂的材料／组合；
法是消除应力。设备机加工或焊
（６）采用阳极保护。
接后最好是进行消除应力退火，
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应力腐蚀的机理很复杂，按 照左景伊教授提出的理论，破裂 的发生和发展可区分为三个阶段：
① 金属表面生成钝化膜或保 护膜；
② 膜局部破裂，产生蚀孔或 裂缝源；
③ 裂缝内发生加速腐蚀，在 拉应力作用下，以垂直方向深入 金属内部。
产生应力腐蚀必须满足上述
作者简介：查丽文 （１９５９－ ），女，工程 师，从事化工机械、制药机械设计技术 工作。
杭州新安江电子管厂有限公司简介
杭州新安江电子管厂有限公司 （原新安江电子管厂） 是机械电子部专业生产金属陶瓷发射管，高
低压真空开关管，真空电器的定点厂。建厂已三十六周年，工厂占地面积 ５６８００ 平方来，拥有水、电、
气全套动力系统和原料投入到产品出厂的完整检测设备，各类科技人员占在职职工的 ２９％，技术力量