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奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析
查丽文 （常熟制药机械厂有限公司， 江苏 常熟 ２１５５００）
１ 奥氏体不锈钢应力腐蚀 产生原因
应力腐蚀是指合金在腐蚀和 一定方向的拉应力同时作用下产 生的破裂。应力腐蚀破裂造成的 金属损坏不是力学破坏腐蚀与腐 蚀损坏两项单独作用的简单叠加， 因为在腐蚀介质中，在远低于材 料屈服极限的应力下会引起破裂， 在应力的作用下，腐蚀性极弱的 介质就可能引起腐蚀破裂。它常 常是在从全面腐蚀方面看来是耐 蚀的情况下发生的，没有形变预 兆的突然断裂，容易造成严重事 故。但应力腐蚀破裂也具有一些 特征：①必须存在拉应力 （如焊 接、冷加工等产生的残余应力）， 如果存在压应力则可抑制这种腐 蚀；②只发生在一定的体系。
图１
腐蚀的条件。因为附着物的绝热 效应，而使得其在下面的管壁温 度接近过程壳体的温度。随着物 层的形成，对于传热面的应力腐 蚀是应特别重视的因素。
根据热交换的实际使用结果， 绘成了过程流体温度及冷却水含 Ｃｌˉ浓度与产生应力腐蚀破裂损坏 的关系曲线如图 ２ 所示。根据图 ２ 可以预测热交换器可产应力腐 蚀的临界值时，可采用清洗的方 法去垢，从而把设备表面的 Ｃｌˉ去 掉，进而延长使用寿命。图 ２ 中 的 （Ａ） 曲线系由西野所统计的热 交换器冷却水 Ｃｌˉ含量与被冷却的 工作温度之间的关系曲线，而 （Ｂ） 曲线，则系该设备表面腐蚀产生 物，水垢中的 Ｃｌˉ含量。
产：低压系列真空开关管、真空接触器、高压系列真空开关管、真空接触器。产品用于电力、石油、
化工、冶金、煤炭等工业部门。
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热交换器之类设备的传热面上由 定钝态） 或者使其转为全面腐蚀，
于冷却水而引起的应力腐蚀破裂， 均可防止应力腐蚀破裂。前者可
如图 ２ 曲线所示，冷却水中含 Ｃｌˉ 使用缓冲剂；后者对于可经常更
浓度以及被冷却侧的温度都有很 换的零部件改变介质成分，造成
大影响 ，被冷却侧的 温度高时 ， 全面腐蚀；
必须特别小心；
２００５．４ ７
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图 ２ （曲线右上方为应力腐蚀区）
３ 防护措施
在实际装置中往往很难或者 不可能预测应力腐蚀破裂的发生，
因此预防奥氏体不锈钢应力腐蚀 或者进行喷丸处理等操作，造成
的破裂尤为重要。根据上述应力 表面压应力；
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雄厚。
低压真空接触器符合 ＩＥＣ 标准，获国家机械委技术进步一等奖；并获 ３Ｃ 认证证书；ＣＫＪ５－ ２５０、
ＣＫＪ１１－ １２５ 真空接触器获机电部优质产品证书，第二届北京国际博览会银奖；ＺＫＴＪ２５０／１．１４，ＺＫＴＪ２５０／
１．１４ 真空开关管获机电部优质产品证书，ＺＭＦ－ １０／６３０－ ２０ 真空灭弧获 １９９９ 年度国家级新产品。主要生
三个阶段的生成环境，对于奥氏 体不锈钢产生的应力腐蚀，主要 是由于环境中有 Ｃｌˉ和氧，因为奥 氏体不锈钢在含氧环境中容易钝 化，Ｃｌˉ又是破钝剂，在应力的作 用下，膜的局部缺陷处很容易破 裂，裂缝内形成闭塞区，ｐＨ 值下 降，Ｃｌˉ从外部迁入增浓，ｐＨ 值 下降到 １．３ 以下，腐蚀加速和孔 蚀相同。裂缝尖端产生了氢，引 起局部脆化，在拉应力作用下发 生脆性破裂，然后裂尖又进入酸 性溶液，裂缝在腐蚀和脆裂的反 复作用下迅速发展。
腐蚀破裂特征，除了可以根据各
（３） 改 进 设 计 结 构 ， 避 免 应
种合金／环境应力腐蚀体系，具体 力集中于局部，设计中选用的载
改变其影响因素来控制应力腐蚀 荷应低于产生应力腐蚀的临界值；
以外，共同的主要防止措施是：
（４） 改 变 介 质 的 腐 蚀 性 ， 使
（１） 冷却水含 Ｃｌˉ浓度，在 其完全不腐蚀 （包括使其进入稳
２ 奥氏体不锈钢应力腐蚀 实例
以某厂生产的热交换器为例， 如图 １ 所示：在热交换器的入口 附近，从管子的冷却水测管壁， 亦即从管子的内壁表面上开始产 生了圆周方向的破裂，沿晶间析 出碳化物。
材质：ＳＵＳ３０４ 奥氏体不锈钢 换热管!： ２５×２ｍｍ 管内介质：４０—６０℃工业用水 管外介质：有机载热体， ２００－ ３００℃ 使用期：４ 个月 由冷却水引起的应力腐蚀， 几乎都是在传热面上产生的。由 冷却水沉淀出来的附着物，不仅 在传热面上形成绝热层，而且妨 碍离子等的扩散，以致造成促进
（５） 选 用 耐 应 力 腐 蚀 破 裂 的
（２）消除一切应力，或施以 金属材料，就是使其不构成能产
压应力。用得最多和最有效的办 生应力腐蚀破裂的材料／组合；
法是消除应力。设备机加工或焊
（６）采用阳极保护。
接后最好是进行消除应力退火，
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应力腐蚀的机理很复杂，按 照左景伊教授提出的理论，破裂 的发生和发展可区分为三个阶段：
① 金属表面生成钝化膜或保 护膜；
② 膜局部破裂，产生蚀孔或 裂缝源；
③ 裂缝内发生加速腐蚀，在 拉应力作用下，以垂直方向深入 金属内部。
产生应力腐蚀必须满足上述
作者简介：查丽文 （１９５９－ ），女，工程 师，从事化工机械、制药机械设计技术 工作。
杭州新安江电子管厂有限公司简介
杭州新安江电子管厂有限公司 （原新安江电子管厂） 是机械电子部专业生产金属陶瓷发射管，高
低压真空开关管，真空电器的定点厂。建厂已三十六周年，工厂占地面积 ５６８００ 平方来，拥有水、电、
气全套动力系统和原料投入到产品出厂的完整检测设备，各类科技人员占在职职工的 ２９％，技术力量