一般情況下(xia)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有良好的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性，但在特(te)殊的(de)工(gong)況條件下(xia)，也(ye)會(hui)發(fa)生應力腐(fu)蝕(shi)(shi)現象，給工(gong)程(cheng)帶(dai)來極大的(de)安(an)全隱患。論(lun)述了奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)發(fa)生的(de)條件、腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)機理(li)及防護措(cuo)施，為解決奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)失(shi)效的(de)問題提(ti)供了依據。

奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)因為具有(you)優良的(de)(de)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)及可(ke)(ke)焊性(xing)(xing)，同時(shi)還有(you)其(qi)(qi)它普通(tong)金(jin)屬(shu)不(bu)(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)比擬的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，而(er)成(cheng)(cheng)為石油化(hua)工行(xing)業(ye)中(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)材料(liao)。奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)由(you)于在(zai)其(qi)(qi)表(biao)面(mian)生成(cheng)(cheng)了一層(ceng)極薄(bo)(bo)的(de)(de)、粘著性(xing)(xing)好的(de)(de)、半透明的(de)(de)氧化(hua)鉻(ge)薄(bo)(bo)膜。Cr和Ni是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)具有(you)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)最(zui)主要(yao)的(de)(de)合金(jin)元素(su)。Cr和Ni使(shi)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)生成(cheng)(cheng)一層(ceng)十(shi)分(fen)致密(mi)的(de)(de)氧化(hua)膜，使(shi)其(qi)(qi)鈍(dun)化(hua)，降低了不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速度，使(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)提(ti)高。這層(ceng)膜一旦遭到機(ji)械(xie)損傷而(er)破壞，鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)鉻(ge)與大(da)氣中(zhong)的(de)(de)氧發生化(hua)學反應就(jiu)能(neng)(neng)(neng)迅速地使(shi)其(qi)(qi)恢(hui)復。但不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)是(shi)有(you)針對性(xing)(xing)的(de)(de)，即在(zai)空(kong)氣、水(shui)、中(zhong)性(xing)(xing)溶液等介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)是(shi)穩(wen)定的(de)(de)，而(er)在(zai)其(qi)(qi)它介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)則(ze)有(you)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)發生腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)破壞。據(ju)統計，在(zai)設備(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)，奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)約占各種腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)1/2，而(er)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)材料(liao)的(de)(de)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)現(xian)象，又(you)占所有(you)材料(liao)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)2/3以上。

應力(li)(li)腐蝕(shi)指金(jin)屬在拉伸應力(li)(li)和特定的(de)腐蝕(shi)介質聯合作(zuo)用下(xia)發(fa)生的(de)低應力(li)(li)脆(cui)性(xing)斷裂。應力(li)(li)腐蝕(shi)開(kai)裂是一(yi)種腐蝕(shi)速度快、破壞(huai)嚴重，且往(wang)往(wang)在沒有明(ming)顯宏觀變形及在金(jin)屬表面無腐蝕(shi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，發(fa)生的(de)突(tu)發(fa)性(xing)低應力(li)(li)脆(cui)斷，由(you)于這種脆(cui)斷的(de)突(tu)然性(xing)和不可預測(ce)性(xing)，因而具(ju)有相當大的(de)危險性(xing)。

1 產生(sheng)條件

應(ying)(ying)力腐(fu)蝕破裂是拉應(ying)(ying)力與腐(fu)蝕因素共同作(zuo)用產(chan)生的(de)(de)(de)(de)。一(yi)(yi)般(ban)情況下，構(gou)成(cheng)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕斷裂應(ying)(ying)具備3個(ge)條件：（1）特定材料具有一(yi)(yi)定化學(xue)成(cheng)分和組(zu)織結構(gou)的(de)(de)(de)(de)不銹鋼，在一(yi)(yi)些介質(zhi)中對應(ying)(ying)力腐(fu)蝕敏感；（2）足夠(gou)大的(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)應(ying)(ying)力生產(chan)制造過程中及產(chan)品的(de)(de)(de)(de)結構(gou)設計不合(he)理等而造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)殘余拉應(ying)(ying)力，拉應(ying)(ying)力是產(chan)生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開裂的(de)(de)(de)(de)必要(yao)條件；（3）特定的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕環(huan)境只有在一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)材料——介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)組(zu)合(he)條件下才會(hui)發生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕斷裂。

2 產(chan)生機理

01 應力(li)腐蝕破(po)裂過(guo)程

應(ying)力腐蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)可分為(wei)(wei)3 個階(jie)(jie)段(duan)(duan)：第一(yi)階(jie)(jie)段(duan)(duan)為(wei)(wei)腐蝕(shi)引起(qi)裂(lie)(lie)紋(wen)或(huo)蝕(shi)坑(keng)的(de)(de)(de)(de)階(jie)(jie)段(duan)(duan)，即導致應(ying)力集中的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)源生(sheng)核(he)孕育階(jie)(jie)段(duan)(duan)，常稱(cheng)之為(wei)(wei)潛伏期(qi)或(huo)誘導期(qi)；第二階(jie)(jie)段(duan)(duan)為(wei)(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)擴展階(jie)(jie)段(duan)(duan)，即由(you)裂(lie)(lie)紋(wen)源或(huo)蝕(shi)坑(keng)發展到單位面積(ji)所能承受最大載荷(he)的(de)(de)(de)(de)所謂極限應(ying)力值時的(de)(de)(de)(de)階(jie)(jie)段(duan)(duan)；第三階(jie)(jie)段(duan)(duan)是失穩(wen)純力學(xue)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)擴展階(jie)(jie)段(duan)(duan)，即破(po)(po)裂(lie)(lie)期(qi)。第一(yi)階(jie)(jie)段(duan)(duan)受應(ying)力的(de)(de)(de)(de)影響性相(xiang)對較小，但時間較長，約占(zhan)破(po)(po)裂(lie)(lie)總時間的(de)(de)(de)(de)90％。

圖(tu)1 應(ying)力(li)吸附開裂過程(cheng)

02 應(ying)力(li)腐蝕機理

就(jiu)應力(li)腐(fu)蝕(shi)的機理來說(shuo)，目前尚處于研討階段(duan)。目前已得出多種理論，各(ge)種理論又有各(ge)自適應的組(zu)合(he)情況，可歸結為(wei)3個方面：

環境因子方面的假設(she)和理論

（1）電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕理(li)論該理(li)論用來解(jie)釋沿晶(jing)(jing)(jing)型應(ying)力腐(fu)蝕比較合適，認為晶(jing)(jing)(jing)界比晶(jing)(jing)(jing)粒(li)內的晶(jing)(jing)(jing)面具有較高能量，形(xing)成(cheng)陰極、陽(yang)極，組成(cheng)了電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕的原電(dian)池。

（2）應力吸附理論(lun)認為應力腐蝕斷(duan)裂的產生是(shi)由于金屬（或合金）表面吸附了特(te)殊離子(zi)，使(shi)其表面能(neng)降(jiang)低，使(shi)材料破壞所需的應力降(jiang)低。

圖2 應力吸附開裂

（3）表(biao)面(mian)膜(mo)破裂(lie)理論(lun)(lun)該理論(lun)(lun)認(ren)為金(jin)屬（或合金(jin)）表(biao)面(mian)的保護膜(mo)尤其是晶界處在腐(fu)蝕過程中不斷被破壞，而使(shi)腐(fu)蝕裂(lie)紋(wen)發展(zhan)直(zhi)至破壞。

（4）腐(fu)蝕(shi)產物的楔(xie)入效果理(li)論金(jin)屬（或(huo)合金(jin)）的腐(fu)蝕(shi)產物在擴展裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)尖端的后面陰極區沉(chen)積(ji)，對裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)起楔(xie)子作(zuo)用，造(zao)成(cheng)了應(ying)力(li)；當沉(chen)積(ji)物造(zao)成(cheng)的應(ying)力(li)達(da)到(dao)臨界值(zhi)后使(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)向前(qian)擴展；新產生的裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)又(you)吸入了電解質溶液，使(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)尖端陽極腐(fu)蝕(shi)繼續進行，這就產生了更(geng)多的可溶性金(jin)屬離(li)子，這些離(li)子擴散至(zhi)陰極區并生成(cheng)金(jin)屬氧化(hua)物等沉(chen)積(ji)下來，這又(you)引(yin)起了裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)向前(qian)擴展，如此反復，直(zhi)至(zhi)破裂(lie)(lie)。

 金屬因子方面的假設(she)和理論

（1）位錯(cuo)理論材料的應力腐蝕斷裂(lie)敏(min)感性(xing)與材料中(zhong)的位錯(cuo)分布有關(guan)。

（2）析出(chu)理論在產生(sheng)應力腐蝕的(de)(de)環境中(zhong)，材料由(you)于受應力或腐蝕反應的(de)(de)結果，使得某(mou)些部位上產生(sheng)了(le)某(mou)種(zhong)析出(chu)，該電位降低成(cheng)為陽極，造成(cheng)了(le)腐蝕的(de)(de)敏感(gan)環境。

（3）滑移階梯理論材(cai)料產生應力腐(fu)蝕必須具有某(mou)種(zhong)程度的(de)塑性變形(xing)，從(cong)而使材(cai)料的(de)表(biao)面出現滑移階梯，破(po)壞(huai)金屬表(biao)面保(bao)護膜(mo)，產生新的(de)活性區。在介(jie)質中，這些活性區與其它(ta)有完整保(bao)護膜(mo)的(de)地方形(xing)成小陽極大(da)陽極，加快了破(po)壞(huai)進程。

（4）隧洞腐蝕理論在(zai)產生應(ying)力(li)腐蝕的(de)環境(jing)中，金屬（或合金）沿某(mou)一滑移面(mian)上(shang)的(de)一定(ding)方向生成腐蝕孔并延伸(shen)成隧洞狀，在(zai)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下，隧洞互相連接，使截面(mian)減(jian)少，應(ying)力(li)逐漸(jian)增高超過了屈服極(ji)限甚至(zhi)達到(dao)強度極(ji)限直至(zhi)破壞。

應(ying)力(li)因(yin)子方面的(de)假設和理論

該理論要點為，在(zai)應(ying)(ying)(ying)力作用(yong)下腐(fu)(fu)蝕反(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成的氫(qing)(qing)擴(kuo)(kuo)散(san)到正在(zai)擴(kuo)(kuo)展的裂(lie)(lie)紋前緣，在(zai)該處(chu)形成與(yu)應(ying)(ying)(ying)力方向垂直的高活(huo)化(hua)(hua)的氫(qing)(qing)化(hua)(hua)物(wu)或(huo)氫(qing)(qing)-應(ying)(ying)(ying)變(bian)鐵素(su)體（或(huo)bccα‘、α’馬(ma)氏(shi)體），使該處(chu)金屬脆變(bian)。隨著應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕的進行，氫(qing)(qing)不斷產生(sheng)與(yu)擴(kuo)(kuo)散(san)至裂(lie)(lie)紋尖端(duan)，裂(lie)(lie)紋就(jiu)持續向前擴(kuo)(kuo)展。金屬腐(fu)(fu)蝕斷裂(lie)(lie)的引發與(yu)擴(kuo)(kuo)展，是沿(yan)著氫(qing)(qing)在(zai)鋼中擴(kuo)(kuo)散(san)和反(fan)應(ying)(ying)(ying)所形成的敏感途徑進行的。

3 防(fang)護措施

01 選用(yong)具有抗應力腐蝕的不銹鋼材料

近年來(lai)發展了多種耐應(ying)力腐蝕(shi)的不銹鋼，主(zhu)要有高純(chun)奧氏(shi)(shi)體(ti)鉻(ge)鎳鋼、高硅奧氏(shi)(shi)體(ti)鉻(ge)鎳鋼、高鉻(ge)鐵素(su)(su)體(ti)鋼和鐵素(su)(su)體(ti)-奧氏(shi)(shi)體(ti)雙(shuang)相(xiang)鋼。其中，以鐵素(su)(su)體(ti)-奧氏(shi)(shi)體(ti)雙(shuang)相(xiang)鋼的抗應(ying)力腐蝕(shi)能(neng)力最好。

02 改進設計結構

盡量避免(mian)結構形狀(zhuang)的突變，以減(jian)少局部高(gao)應力，接管(guan)端部應打磨圓(yuan)角(jiao)(jiao)，呈圓(yuan)滑(hua)過(guo)渡，對連接點宜選用較(jiao)大的圓(yuan)角(jiao)(jiao)和平滑(hua)度。

03 消(xiao)除(chu)應力處(chu)理

焊后(hou)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)是(shi)減少殘余(yu)應力的(de)(de)有效(xiao)(xiao)(xiao)方法，通常(chang)的(de)(de)消除應力熱處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)對奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)都不合適(shi)，由(you)于(yu)正好(hao)處(chu)(chu)(chu)于(yu)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)的(de)(de)敏化(hua)區，所以(yi)必須提高熱處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)度(du)(du)到(dao)(dao)900 ℃左右才能達到(dao)(dao)良好(hao)的(de)(de)消應力效(xiao)(xiao)(xiao)果。由(you)于(yu)這(zhe)溫(wen)度(du)(du)和含穩(wen)定化(hua)元(yuan)素的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)的(de)(de)穩(wen)定化(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)度(du)(du)一致(zhi)，在(zai)該溫(wen)度(du)(du)下處(chu)(chu)(chu)理(li)可達到(dao)(dao)一舉兩得(de)的(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)果。

此(ci)外，還可在其表(biao)面(mian)采用噴丸(wan)處理，施加一定的(de)壓(ya)應力，使之與產生的(de)拉應力相(xiang)抵(di)消(xiao)。

04 采用電化學方法防(fang)護

采用外加(jia)電流的陰極保護或(huo)犧牲(sheng)陽極陰極保護的方(fang)法可以防止應(ying)力腐蝕，而且在裂紋形成后還可使(shi)其停(ting)止擴展(zhan)。

05 添加緩蝕劑(ji)

在工藝條件許可的情況下(xia)，通(tong)過添(tian)加(jia)一定量(liang)的緩(huan)蝕(shi)劑，也可在一定程度(du)上(shang)達到延緩(huan)奧氏體(ti)不銹鋼應力(li)腐蝕(shi)速度(du)的效(xiao)果。

4 結語

腐(fu)蝕(shi)與防護(hu)(hu)是(shi)一門獨立的學(xue)科，它是(shi)研(yan)究結構材料的腐(fu)蝕(shi)過程和腐(fu)蝕(shi)控制(zhi)機理，采取措施延(yan)長結構材料使用(yong)壽(shou)命的一門學(xue)科。正(zheng)確選用(yong)材料和采取適用(yong)的防護(hu)(hu)措施對延(yan)長設備使用(yong)壽(shou)命是(shi)十分有(you)意(yi)義(yi)的。

v