应力腐蚀(SCC)的控制措施

由于SCC与应力、环境、材料等三方面有关,所以消除这三方面的有害因素,可以有效地控制SCC。

1.降低和消除应力

(1)改进结构设计,避免或减少局部应力集中。在结构设计时,要降低设计应力,增加结构承受载荷能力。如果将有效应力或应力强度降低到存在的临界应力值以下,可避免应力腐蚀破裂。结构设计时应尽量避免缝隙和可能造成腐蚀液残留的死角,防止有害物质(如OH – 、Cl – )的局部浓缩。

(2)消除加工或装配过程中的残余应力(如焊接、热处理等),或在加工后进行有效的消除应力处理。其中消除应力退火热处理方法是减少残余应力的重要手段,特别是对于焊接件。同时,结合采用机械方法消除内应力,如对受力材料进行喷砂、喷丸等处理使表面应力降低或松弛,可提高抗SCC性能。

(3)按照断裂力学进行结构设计。由于构件中不可避免地存在着宏观或微观裂纹和缺陷,因此用断裂力学进行设计比用传统力学方法具有更高的可靠性。

2.控制环境

(1)改善使用条件,减少和控制有害介质。由于每种合金都有其SCC敏感性介质,减少和控制这些有害介质的量是十分重要的。如除去介质中的氧和氯化物,并降低环境温度,控制pH,减少内外温差,避免反复加热、冷却,可防止热应力带来的危害。

(2)使用缓蚀剂。每种材料-环境体系都有能抑制或减缓SCC的物质,这些物质(缓蚀剂)通过改变电位、促进成膜、阻止氧的侵入或有害物质的吸附等方式起到缓蚀作用。

(3)涂覆保护涂层。使用有机涂层可使材料表面与环境隔离,使用对环境不敏感的金属作为敏感材料的镀层,均可减少材料的SCC敏感性。

(4)进行适当的电化学保护。由于SCC发生在3个敏感的电位区间,理论上可以通过控制电位进行阴极或阳极保护,避免进入3个SCC敏感的电位区间,可减少和防止SCC的发生。

3.正确选择材料

应选择在给定环境中不发生SCC的材料,并根据生产需要开发耐应力腐蚀破裂的新型材料。采用冶炼新工艺减少材料中的杂质,提高纯度;通过热处理改变组织,消除有害物质的偏析,细化晶粒等,都可以减小材料SCC敏感性。

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