應(yīng)力腐蝕的主要影響因素可以分為以下三種:①. 合金成分及有關(guān)的冶金因素;②. 力學因素;③. 環(huán)境因素。這三者的組合構(gòu)成了龐大的合金-環(huán)境系統(tǒng)。圖1.2表示了產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的三個基本條件-材料因素、環(huán)境因素和力學因素之間的關(guān)系,即應(yīng)力腐蝕是上述三個基本條件的交集。
1. 合金成分及有關(guān)的冶金因素
雜質(zhì)元素對鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性影響很大。純鐵或低碳鋼中去除碳、氮后,在硝酸鹽中均不發(fā)生應(yīng)力腐蝕。純鐵中含氮量達0.43%時,應(yīng)力腐蝕抗力明顯下降。氮對不銹鋼有類似的有害作用。在Fe-20Cr-18Ni不銹鋼中含氮量大于30×10-6可使氯脆敏感性增加。大多數(shù)雜質(zhì)元素是對合金應(yīng)力腐蝕開裂抗力有害,因此,提高純度一般可改善其抗力。
熱處理對碳鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性影響很大,一般都認為熱處理將直接影響到到碳鋼的顯微組織,最后導(dǎo)致碳鋼具有不同的強度水平。對于HE型應(yīng)力腐蝕而言,回火的溫度越低,碳鋼對應(yīng)力腐蝕的敏感性就越大。對陽極溶解型的應(yīng)力腐蝕開裂而言,鋼奧氏體化的溫度影響也很大。低碳鋼奧氏體化溫度越高,應(yīng)力腐蝕敏感性也越大;冷卻速度越慢,則應(yīng)力腐蝕敏感性越小。
2. 環(huán)境因素的影響
在遇水可分解為酸性的氯化物溶液中均可能引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕,其影響程度為MgCl2>FeCl3>CaCl2>LiCl>NaCl。奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕多發(fā)生在50~300℃范圍內(nèi),氯化物的濃度上升,應(yīng)力腐蝕的敏感性增大。大多數(shù)金屬都是在低于100℃的溫度下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的,不過金屬在開裂前都有一個最小溫度,這個溫度稱為開裂臨界溫度。高于此值時材料才發(fā)生應(yīng)力腐蝕,低于此值時材料則不發(fā)生應(yīng)力腐蝕。
溶液中的溶解氧對鋼的應(yīng)力腐蝕行為影響也是很大的。例如,在高溫高濃度的MgCl2中,不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕不一定有氧的存在,而在熱水和高溫水中,溶解氧對應(yīng)力腐蝕則起著決定性作用。一般認為,在只含微量氯離子的溶液中,沒有溶解氧要使Cr-Ni不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕幾乎是不可能的。隨著介質(zhì)pH值的減小,H+濃度增加,應(yīng)力腐蝕發(fā)生的概率也會增加。例如,在脫硫工段中,其介質(zhì)中含有硫化氫、二氧化碳等,溶于水形成碳酸,釋出H+,降低環(huán)境的pH值,從而增大材料的應(yīng)力腐蝕敏感性。電位對應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率的影響也是明顯的,在臨界電位范圍內(nèi),裂紋擴展速率迅速加快。
3. 應(yīng)力的影響
拉應(yīng)力的方向與晶粒方向之間的關(guān)系對合金的應(yīng)力腐蝕也有很大影響。橫向受力比縱向受力苛刻,而縱向受力又比橫向受力苛刻。合金構(gòu)件所受的應(yīng)力低于臨界應(yīng)力時,發(fā)生應(yīng)力腐蝕的概率就極小。影響應(yīng)力腐蝕的因素很多,也很復(fù)雜,這些因素并不是孤立的存在,而是相互影響,因此如果想要采取有效措施減緩或抑制應(yīng)力腐蝕,確保化工設(shè)備、管道和海洋設(shè)施等安全正常運行,就要對應(yīng)力腐蝕機理進行深入的了解。