應(yīng)力腐蝕斷裂是金屬暴露于拉應(yīng)力這種特殊環(huán)境時(shí)發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂包括在晶體內(nèi)發(fā)生的穿晶裂紋和沿著晶體晶界發(fā)生的晶界裂紋，后者是以晶界的敏化為前提的，因此從材料的角度考慮防止晶界裂紋的措施與防止晶間腐蝕的一樣，可通過低碳或添加Ti、Nb等碳化物形成元素解決。到1970年前后這一問題大致得到了解決，與此同時(shí)該類斷裂事故也幾乎消失殆盡了。但是對于前者-穿晶裂紋，尤其從經(jīng)濟(jì)的角度來防止奧氏體不銹鋼出現(xiàn)該類事故是非常困難的，目前仍處于研究摸索階段。
不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂事故在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)在國外有所發(fā)現(xiàn)。在日本，1955年以后全面腐蝕和晶間腐蝕事故相對減少，但隨著石油化學(xué)工業(yè)等的發(fā)展，由應(yīng)力腐蝕引起的斷裂事故不斷增多。不銹鋼廠商對1958年到1967年十年間發(fā)生的不銹鋼腐蝕事例進(jìn)行了調(diào)查，圖7.1 示出了不同腐蝕形態(tài)事故發(fā)生件數(shù)統(tǒng)計(jì)。發(fā)現(xiàn)從20世紀(jì)60年代后半期開始，應(yīng)力腐蝕斷裂的比率升為最高，1967年達(dá)到40%。另外根據(jù)其他調(diào)查數(shù)據(jù)的研究結(jié)果得知，從1965年開始的5年時(shí)間內(nèi)，在所調(diào)查的186起奧氏體不銹鋼濕腐蝕事故中，應(yīng)力腐蝕斷裂占到61%。
根據(jù)腐蝕環(huán)境進(jìn)行分類，可得出如果表7.1所示的結(jié)果。如果將裝置的過程中介質(zhì)以及加熱冷卻介質(zhì)、保溫劑等與過程相反側(cè)的介質(zhì)分開，后者占了半數(shù)以上，單純與水相關(guān)的事故比較多。還有，以殘留應(yīng)力為應(yīng)力源的比較多，占80%左右。此外，若將應(yīng)力腐蝕斷裂按照形態(tài)進(jìn)行劃分，可以看出近半數(shù)的穿晶裂紋是與點(diǎn)腐蝕相關(guān)的。通過對日本石油化學(xué)工業(yè)快速發(fā)展的1955-1975年的20年間石油化工廠的腐蝕損傷事故的調(diào)查得知，在所調(diào)查的306事故當(dāng)中，42%是由應(yīng)力腐蝕斷裂引起的，這其中的60%又發(fā)生于奧氏體系不銹鋼。
包含氯化物環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕斷裂對于各個(gè)化工廠而言都是一個(gè)問題。氯離子來自于原料或者冷卻水中的不純物，其中由后者引起的應(yīng)力腐蝕斷裂是各個(gè)化工廠的共同問題，為此通過事故分析可以明確問題發(fā)生的環(huán)境條件。圖7.2是西野等在1970年發(fā)表的，該圖針對實(shí)際裝置中的18Cr-8Ni系不銹鋼熱交換器以及冷卻管的應(yīng)力腐蝕斷裂情況，表示出了相關(guān)過程中流體介質(zhì)溫度與冷卻水中氯離子濃度的關(guān)系曲線，該曲線表示非焊接部分發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的下限。但是，焊接部分的氯離子濃度在低于這個(gè)界限曲線時(shí)也有可能發(fā)生斷裂。不過從沒有出現(xiàn)過50℃以下的斷裂事故，因此一般認(rèn)為低于50℃就不會(huì)發(fā)生奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂。之后，在日本化學(xué)工學(xué)協(xié)會(huì)、腐蝕預(yù)防協(xié)會(huì)以及不銹鋼協(xié)會(huì)的共同分科會(huì)上，針對當(dāng)時(shí)許多化工廠用來進(jìn)行水冷卻的755臺(tái)多管式熱交換器，從不同的使用條件來分析應(yīng)力腐蝕斷裂的發(fā)生情況，并于1979年發(fā)表了分析結(jié)果。圖7.3 表示出了繩索的最高溫度或推測管壁溫度與冷水中的氯離子濃度的關(guān)系，并表明了不同材質(zhì)的斷裂發(fā)生界限?？梢钥闯觯l(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的繩索最高溫度下限為：304系鋼約80℃;316系鋼還要高，約達(dá)110℃.此外由于數(shù)據(jù)比較少，沒有出現(xiàn)鐵素體系、雙相系的斷裂實(shí)例。不過如果不采用最高使用溫度而采用推測管壁溫度，界限溫度就要比50℃低得多，304系鋼和316系鋼的差別也就消失了。另一方面，從熱交換器的不同安置方式（縱向或是橫向）以及水的不同流通方式（管內(nèi)或是管外）來考慮斷裂發(fā)生的條件，可以得出：若熱交換器管內(nèi)通涼水并橫向安置時(shí)，無斷裂的條件范圍擴(kuò)大、氣相等氯離子的無濃縮條件良好等。之后的調(diào)查結(jié)果進(jìn)一步表明：在304系鋼的低溫?cái)嗔旬?dāng)中，晶界斷裂比較多。
