1、第六节 应力腐蚀裂纹,一、应力腐蚀裂纹(SCC)的危害性,一些焊接结构（主要是一些压力容器和管道等）在腐蚀介质条件下长期稳定工作。这些焊接结构一般都存在不同程度的残余应力，在腐蚀介质条件下工作极易产生应力腐蚀裂纹。石油化工中由于腐蚀引起的脆化，一半是由于SCC引起的。 奥氏体不锈钢的容器和管道，在氯化物或苛性物质的电解液中也会产生SCC。,二、应力腐蚀裂纹的特征,（一）应力腐蚀裂纹的分布裂纹的分布如同疏松的网状或龟裂分布，在焊缝的表面上，多以横向裂纹出现，如果引入金属内部观察，SCC的形态如同树根一样。 （二）SCC的开裂途径与母材及腐蚀介质有关，有沿晶开裂、穿晶开裂。（三）SCC的产生必须有
2、拉伸应力存在，而焊接结构如不经消除应力处理，必然存在残余应力，这是产生SCC的重要条件。通常对于重要的焊接结构，如在腐蚀条件下工作，必须进行消除应力处理，以防止SCC。,三、产生应力腐蚀裂纹的机理,（一）应力腐蚀产生的条件 （1）材料与腐蚀介质的匹配纯金属不会产生SCC，金属中必须含有不同电极电位的组织。材料必须在匹配的腐蚀条件下：如低碳钢在NaOH，硝酸盐溶液，海水中容易腐蚀；奥氏体不锈钢在氯化物水溶液、海水、海洋气氛等容易腐蚀。腐蚀介质较弱，腐蚀膜不太稳定时，容易出现SCC。 （2）拉应力是产生SCC的先决条件，特别是应力约等于屈服应力时，更容易引发SCC。,（二）应力腐蚀的电化学应力腐蚀
3、开裂机理把应力腐蚀开裂分为以下两个方面： （1）阳极溶解腐蚀开裂（APC）； （2）阴极氢脆开裂（HEC）。,HEC,APC,阳极发生M+的溶解：MM+eAPC的SCC阴极H+得到电子： H+eHHEC的SCC当阳极电流密度越大时，说明M+的溶解过程越强，腐蚀开裂所需的时间tf越短，也就是越容易产生APC型SCC。阴极电流密度越大时，说明溶氢过程越强烈，越易发生氢致脆化，也就是越易产生HEC型SCC。通常情况下APC和HEC是同时进行的。一般奥氏体不锈钢的SCC，往往是属APC型；而低碳钢、低合金高强钢和超高强钢多属HEC型，也称氢致开裂（氢脆）。,（三）SCC的开裂 SCC的开裂分三个过程：
4、（1）孕育阶段由于应力集中，产生“滑移阶梯”，引起保护膜破坏，形成最初的腐蚀裂口。（2）发展阶段腐蚀裂口在拉应力及匹配腐蚀介质的作用下，裂口沿应力方向扩展。（3）溃裂阶段裂纹达到一定尺寸后，在应力的作用下，急速扩展。,SCC的扩展途径大体上分为以下三类：A类：由起裂点开始，一直向纵深处扩展，只有少量分枝。主要以穿晶形式开裂，多发生在强度较高的不锈钢和s800-1000MPa的高强钢。B类：由起裂点开始，不是向深处发展，而是沿横向扩展，形成树根状的密集分枝。这种SCC也是以穿晶形式开裂，主要发生在强度较低的不锈钢和对氢敏感的超高强钢。中间类：这类SCC的扩展介于A类和B类之间，即由起裂点开始，既
5、向深处发展，也向横向扩展，其行径具有沿晶特征。这种SCC主要发生在不锈钢构件。,四、应力腐蚀裂纹的影响因素及其防治,（一）组装组装对产品质量的影响很大，强制组装会产生很大的残余应力，另外，在组装过程中更应避免各种伤痕，如拉筋、型铁、支柱、夹具等所留下的痕迹，以及打弧时的烧痕，都应用砂轮磨去，否则就可能是SCC的起源。（二）焊接材料选择尽管母材的抗SCC的能力很强，但选用的焊接材料不当，同样会使构件产生SCC。,（三）焊接工艺 制定合理的焊接工艺规程，如焊接线能量、焊接顺序和坡口的形式及变形的控制等。前者是防止焊接热影响区硬化和晶粒粗大，而后者是防止主生过大的残余应力和应力集中等。 制定焊接工艺时，应满足两方面的不同要求，既防止淬硬（过小的焊接线能量），也要防止晶粒严重长大（线能量过大）。如采用多层焊接，对防止SCC是有利的。 对于奥氏体不锈钢，因无淬硬问题，主要是防止晶粒长大（适于采用小的焊接线能量）。,（四）焊后消除应力处理一般有整体热处理、局部热处理、水压试验、机械拉伸、温差拉伸、锤击，以及爆炸法等 其中整体消除应力处理 消除应力的程度，主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间等 （五）表面改质采用喷涂耐蚀金属层、塑性涂层、表面堆焊不锈钢等，可以大大提高抗SCC的能力。具体控制措施的汇总见下图：,
