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    薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞

    發布時間:2022-06-14 點擊次數:236

    在許多工業應用中,薄壁不銹鋼管可以提供令人滿意的耐腐蝕性。根據使用經驗,除機械失效外,腐蝕主要表現為:腐蝕疲勞、縫隙腐蝕、點蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕開裂。這些腐蝕引起的失效案例幾乎占失效案例的一半。接下來,我們就來了解下薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞。

    薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞.png 

    1. 現象和識別

    在介質與交變應力共同作用下所引起的破壞稱為腐蝕疲勞。由于精密不銹鋼鋼管多在腐蝕環境中使用,因此在交變應力作用下,所產生的破壞多為腐蝕疲勞。與一般機械疲勞相比,腐蝕疲勞表面上常見明顯的腐蝕和點蝕。腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋,也可以有多條裂紋并存,這與腐蝕疲勞既可以在一點又可以在多處生核并擴展有關。

     

    腐蝕疲勞裂紋宏觀常見切向何正向擴展并多呈鋸齒狀和臺階狀;微觀上裂紋一般沒有分支且裂紋尖端較鈍。除腐蝕和裂紋外,腐蝕疲勞最重要的特點是斷口上有一般機械疲勞的各種特征。例如,宏觀斷口較平整,呈瓷狀或貝殼狀,有疲勞弧線,疲勞臺階,疲勞源等;微觀斷口則有疲勞條紋等。

     

    然而,薄壁不銹鋼在任何腐蝕介質中均可產生腐蝕疲勞,而沒有介質的選擇。

     

      為了驗證是否是腐蝕疲勞,還可根據提高鋼的強度和耐蝕性或排除腐蝕介質的作用后,是否仍出現破壞來斷定。如果由于鋼強度提高,不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長,則可斷定原斷裂為機械疲勞;如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質的作用后,鋼管的疲勞斷裂消失或壽命延長,則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。另外,可以根據斷口特征準確的把應力腐蝕與腐蝕疲勞區別開來。

    薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞.png 

      2. 機理

      目前,不銹鋼薄壁管腐蝕疲勞的機理主要有以下幾種模型。

      (1)點蝕應力集中模型:認為點蝕坑底部的應力集中是引起裂紋成核的主要原因;

     

      (2)形變金屬優先溶解模型:認為形變金屬為陽極,未變形金屬為陰極,從而導致形變部分的優先溶解;

     

      (3)表面膜破裂模型:認為在交變應力作用下,金屬滑移帶穿透表面膜,形成無保護膜的臺階,從而使其處于活化態而溶解,引起裂紋成核?;迫芙夥磸妥饔枚纬筛g疲勞;

     

      (4)吸附模型:認為腐蝕介質中的活化物質吸附到金屬表面上,使表面能降低,改變了材料的力學性能,從而使不銹鋼焊管表面滑移帶的產生和裂紋的擴展更易進行。

     

      3. 材料選擇

     

      選擇耐蝕性更好的不銹鋼和具有復相結構的雙相不銹鋼,是解決腐蝕疲勞的主要措施。

     

    由于薄壁不銹鋼的腐蝕疲勞多以點蝕為起源,因此,為了防止腐蝕疲勞可選擇耐點蝕好的鋼種。例如,含Cr,Mo較高的馬氏體,Cr-Ni奧氏體和鐵素體等。

     

    由于一些雙相不銹鋼不僅Cr,Mo較高,且多含有N,因此耐點蝕性能好。同時,由于其組織具有復相結構,不僅顯著提高鋼的腐蝕疲勞強度,而且疲勞裂紋的擴展也較單相組織結構困難。所以,選用雙相不銹鋼是解決不銹鋼制品管腐蝕疲勞破壞的重要途徑。

    薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞.png

    以上就是薄壁不銹鋼腐蝕疲勞的內容了。腐蝕疲勞降低金屬疲勞性能,而使管材腐蝕開裂的機理是點蝕應力集中、形變金屬優先溶解、表面膜破裂、腐蝕介質中的活化物質吸附到不銹鋼管表面上。因此,防止薄壁不銹鋼管腐蝕疲勞可以選擇耐點蝕好的鋼種和復相結構的雙相不銹鋼。


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