1、什么是金屬和合金的應(yīng)力腐蝕?應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件?應(yīng)力腐蝕的特征?
應(yīng)力腐蝕是指材料、機械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。它常出現(xiàn)于鍋爐用鋼、黃銅、高強度鋁合金和不銹鋼中,凝汽器管、礦山用鋼索、飛機緊急剎車用高壓氣瓶內(nèi)壁等所產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕也很顯著。
應(yīng)力腐蝕破裂是指金屬在腐蝕和殘余應(yīng)力或外加應(yīng)力的共同作用下破裂而引起的自發(fā)損壞。殘余應(yīng)力是指由于塑性變形、溫度變化、相變、輔照的結(jié)果而殘存于物體內(nèi)部的應(yīng)力。外加應(yīng)力是指在施加外部負荷(包括產(chǎn)品組裝及安裝使用)期間而引起并作用于物體之上的應(yīng)力。金屬和合金的應(yīng)力腐蝕試驗包括黃銅制成品應(yīng)力腐蝕試驗、不銹鋼和鎳基合金應(yīng)力腐蝕、鋁合金應(yīng)力腐蝕、鐵-鉻-鎳合金應(yīng)力腐蝕等。
應(yīng)力腐蝕是危害最大的腐蝕形態(tài)之一。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的條件有:敏感的金屬材料、特定的腐蝕介質(zhì)、足夠大的拉伸應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕的特征:典型的滯后破壞、裂紋分為晶間型、穿晶型和混合型、裂紋擴散速度比均勻腐蝕快的多、低應(yīng)力的脆性斷裂。
2、金屬和合金的應(yīng)力腐蝕試驗測試相關(guān)標(biāo)準有?
GB/T 24518-2009金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕室外暴露試驗方法
GB/T 15970.1-1995 金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第1部分;試驗方法總則
GB/T 15970.2-2000金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第2部分:彎梁試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 15970.3-1995金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第3部分:U型彎曲試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 15970.4-2000金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第4部分:單軸加載拉伸試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 15970.5-1998金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第5部分:C型環(huán)試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 15970.6-2007金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第6部分:恒載荷或恒位移下的預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 15970.7-2000金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第7部分:慢應(yīng)變速率試驗
GB/T 15970.8-2005金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第8部分: 焊接試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 15970.9-2007金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第9部分:漸增式載荷或漸增式位移下的預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用
GB/T 20122-2006金屬和合金的腐蝕 滴落蒸發(fā)試驗的應(yīng)力腐蝕開裂評價
GB/T 25996-2010 絕熱材料對奧氏體不銹鋼外部應(yīng)力腐蝕開裂的試驗方法
GB/T 33883-2017 7XXX系鋁合金應(yīng)力腐蝕試驗 沸騰氯化鈉溶液法
GB/T 4157-2017金屬在硫化氫環(huán)境中抗硫化物應(yīng)力開裂和應(yīng)力腐蝕開裂的實驗室試驗方法
MH/T 6072-2011飛機發(fā)動機清洗用品對鈦合金應(yīng)力腐蝕的試驗方法
SY/T 0087.4-2016鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準 第4部分:埋地鋼質(zhì)管道應(yīng)力腐蝕開裂直接評價
SY/T 0599-2006天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開裂和抗應(yīng)力腐蝕開裂的金屬材料要求
SY/T 7348-2016鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準 第 4部分: 埋地鋼質(zhì)管道應(yīng)力腐蝕開裂直接評價
T/CNS 5-2018核電廠金屬材料高溫高壓水中應(yīng)力腐蝕裂紋擴展試驗方法
YB/T 5344-2006鐵-鉻-鎳合金在高溫水中應(yīng)力腐蝕試驗方法
YB/T 5362-2006不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應(yīng)力腐蝕試驗方法
YS/T 814-2012黃銅制成品應(yīng)力腐蝕試驗方法
3、金屬和合金應(yīng)力腐蝕的測試要點總結(jié)
(1)GB/T 24518-2009金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕室外暴露試驗方法
適用范圍:本標(biāo)準規(guī)定了金屬及其合金在大氣環(huán)境下室外暴露的應(yīng)力腐蝕試驗條件、試樣制備、試驗程序、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析等;本標(biāo)準適用于評價金屬及其合金在大氣環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕。
試驗原理:1)單軸加載拉伸應(yīng)力腐蝕試驗,使試樣承受恒定的載荷,并將受力試樣暴露于試驗環(huán)境中,根據(jù)試樣完全破斷的時間或剩余強度評價材料在實際使用的應(yīng)力水平下的抗應(yīng)力腐蝕性能。2)C型環(huán)試樣應(yīng)力腐蝕試驗,將試樣恒載荷或恒應(yīng)變加載,并將受力試樣暴露于試驗環(huán)境中,根據(jù)裂紋出現(xiàn)的時間或臨界應(yīng)力(低于此應(yīng)力不出現(xiàn)裂紋)評價材料在實際使用的應(yīng)力水平下的抗應(yīng)力腐蝕性能。3)預(yù)裂紋試樣應(yīng)力腐蝕試驗,對帶機械缺口或疲勞預(yù)裂紋的試樣施加恒定載荷,并將受力試樣暴露于試驗環(huán)境中,借助于平面應(yīng)變應(yīng)力強度定量地確定存在于預(yù)裂紋試樣中裂紋尖端的應(yīng)力狀況,根據(jù)臨界應(yīng)力腐蝕強度因子Kiscc和裂紋擴展速率da/dt評價材料的抗應(yīng)力腐蝕性能。4)彎梁試樣應(yīng)力腐蝕試驗,把曲應(yīng)力加到具有矩形截面的彎梁試樣上,并將受力試樣暴露于試驗環(huán)境中,根據(jù)裂紋出現(xiàn)的時
間或臨界應(yīng)力評價在所加應(yīng)力水平下材料在該環(huán)境中抗應(yīng)力腐蝕性能。
試樣要求:每組試驗平行試樣的數(shù)量為3~5個,本標(biāo)準推薦的試驗類型和適用范圍見表1
性能檢測儀器;讀度數(shù)顯微鏡、掃描電鏡
試驗結(jié)果評定:外觀檢查、裂紋監(jiān)測、斷口分析
(2)GB/T 20122-2006金屬和合金的腐蝕 滴落蒸發(fā)試驗的應(yīng)力腐蝕開裂評價
適用范圍:本標(biāo)準規(guī)定了在氯化鈉滴落蒸發(fā)系統(tǒng)中不銹鋼和鎳基合金抗應(yīng)力腐蝕開裂的試驗方法;本方法給出了斷裂臨界應(yīng)力,它的大小可用來對環(huán)境中不同合金的相對性能進行分級。
試驗原理:把稀的鹽溶液滴落在水平放置和受單軸加載的加熱的拉伸試樣上;在不同的應(yīng)力下進行試驗,記錄斷裂時間,根據(jù)500h不斷裂的原則確定臨界應(yīng)力;高溫、干濕交替過程和滴落蒸發(fā)過程中鹽的濃縮造成一種苛刻的環(huán)境條件,可能誘發(fā)一些合金的應(yīng)力腐蝕開裂,因此這是一個對合金性能要求苛刻的試驗;在現(xiàn)實中會發(fā)生高溫條件下鹽溶液蒸發(fā)導(dǎo)致濃縮的現(xiàn)象,例如,海水飛濺區(qū)和溶液泄漏滴落到熱表面上,然而,由于實際使用條件的變化性,本方法僅適合基于臨界應(yīng)力大小進行比較評級,不能作為實際應(yīng)用的驗收試驗。
試樣要求:拉伸試樣,工作段為圓形橫截面,試樣的工作段長10mm,直徑1.8mm。
試驗溶液:0..1mol/L的氯化鈉溶液,pH為5.7~7.0
試驗結(jié)果評定:斷裂試樣外觀檢查、金相檢查、斷裂時間、斷裂臨界應(yīng)力估值
(3)GB/T 33883-2017 7XXX系鋁合金應(yīng)力腐蝕試驗 沸騰氯化鈉溶液法
適用范圍:本標(biāo)準規(guī)定了7XXX系鋁合金應(yīng)力腐蝕的沸騰氯化鈉溶液試驗方法;適用于沸騰氯化鈉溶液法檢驗含銅量低于1.2%的7XXX系鋁合金產(chǎn)品的應(yīng)力腐蝕性能。
試驗方法概述:將施加恒應(yīng)變或恒應(yīng)力的試樣,持續(xù)浸泡在沸騰的氯化鈉溶液中,直至出現(xiàn)可見裂紋或達到規(guī)定時間為止,以試樣的持續(xù)時間或規(guī)定時間內(nèi)是否出現(xiàn)裂紋評價材料的抗應(yīng)力腐蝕能力。
試驗溶液:(6.0g±0.1g)氯化鈉+94.0g水制成60mg/mL的氯化鈉溶液,pH為6.4~7.2
試樣要求:鑄造及加工產(chǎn)品尺寸規(guī)格為直徑、厚度或壁厚小于16mm,試樣類型為彎梁試樣或U型彎曲試樣;鑄造及加工產(chǎn)品尺寸規(guī)格為直徑、厚度或壁厚不小于16mm,試樣類型為環(huán)形試樣或單軸加載拉伸試樣;焊接產(chǎn)品采用焊接試樣
試驗結(jié)果評定:裂紋出現(xiàn)時間、是否出現(xiàn)裂紋
(4)YB/T 5362-2006不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應(yīng)力腐蝕試驗方法
適用范圍:本標(biāo)準規(guī)定了不銹鋼在恒負荷拉伸,U型彎曲試驗條件下試樣制備和要求、試驗儀器和設(shè)備、試驗條件和步驟及試驗報告;適用于評價不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應(yīng)力腐蝕敏感性。
試樣加載方式:恒負荷拉伸、U型彎曲
試驗溶液:在常溫下,PH3~7、氯化鎂20%水溶液;沸點為143℃±1℃,氯化鎂濃度為42%;沸點為155℃±1℃,氯化鎂濃度為45%
試樣要求:恒負荷拉伸 板狀:30mm*3mm*2mm或30mm*5mm*4mm,棒狀,φ3mm*30mm或φ5mm*30mm;U型彎曲 板狀:75mm*(10mm或15mm)*(1~3mm);每次3個試樣
試驗設(shè)備:拉伸試驗機、試驗容器、加熱裝置
試驗結(jié)果表示:破斷時間(h)、宏觀裂紋發(fā)生時間(h)、裂紋貫穿時間(h)
(5)YS/T 814-2012黃銅制成品應(yīng)力腐蝕試驗方法
試驗原理:殘余應(yīng)力和外加應(yīng)力均可導(dǎo)致黃銅制成品在使用或儲存過程中因應(yīng)力腐蝕破裂而損壞。本方法利用黃銅在氨氣氣氛中應(yīng)力腐蝕破裂敏感性強的原理,將試樣暴露于氨氣氣氛中一定的時間,然后檢查試樣是否有裂紋或斷口,是否有一定深度的腐蝕痕跡來判定應(yīng)力是否超過極限,并進行合格性評定。
試驗試劑:氨水(ρ=0.90g/mL),分析純;氨水溶液(1+1);清洗溶液;凡士林
試驗儀器:玻璃器皿、放大儀器、通風(fēng)櫥、酸洗槽、電熱吹風(fēng)機
試樣要求:試樣應(yīng)在同一批產(chǎn)品中隨機抽取,單重不大于2kg的產(chǎn)品,試樣數(shù)量為6個;單重大于2kg的產(chǎn)品,試樣數(shù)量為3個;試樣不應(yīng)有肉眼可見的加工工藝缺陷,如縮孔、疏松、氣孔、針孔、夾雜、裂紋、冷隔、折疊、分層、起皮、鼓泡、撕裂;試樣不應(yīng)有非正常制造工藝形成的彎曲、壓扁、劃傷、擦傷、磕碰傷等外觀缺陷;試樣切取或模擬安裝時,不應(yīng)因夾持、鋸切、沖壓、撞擊、折斷等操作而將外加應(yīng)力引入試樣;試樣模擬試驗應(yīng)符合實際安裝使用狀況。
試驗溫度:日常檢驗時,試驗溫度應(yīng)保持在(25±3)℃;仲裁時,試驗溫度應(yīng)保持在(25±1)℃。
試驗時間:試樣暴露在氨水溶液蒸發(fā)的氨氣氣氛中蒸熏的試驗時間應(yīng)為8h。試驗時間應(yīng)從試樣放入干燥器中并用凡士林密封加蓋起算,直至打開密封蓋為止。
試驗結(jié)果判定:氨熏后試樣應(yīng)使用肉眼或放大鏡直接檢查表面是否有裂紋;當(dāng)直接檢查未發(fā)現(xiàn)試樣表面有裂紋時,應(yīng)施加外力使試樣產(chǎn)生生適當(dāng)變形:實心試樣可使其彎曲,折彎角度15°;空心試樣可使其壓扁、孔徑縮小1/3。然后檢查試樣是否有裂紋。當(dāng)試樣適當(dāng)變形后出現(xiàn)裂紋時,應(yīng)在裂紋處折斷,再檢查試樣斷口是否有腐蝕痕跡。當(dāng)試樣斷口有腐蝕痕跡時,應(yīng)測量試樣斷口腐蝕深度和同一處的斷面最小厚度。當(dāng)試樣斷口有明顯缺陷時,應(yīng)檢查是否為加工工藝缺陷。
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