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薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞

在許多工業(yè)應(yīng)用中，薄壁不銹鋼管可以提供令人滿意的耐腐蝕性。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，除機(jī)械失效外，腐蝕主要表現(xiàn)為：腐蝕疲勞、縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕、晶間腐蝕和應(yīng)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(lái)，我們就來(lái)了解下薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞。

1. 現(xiàn)象和識(shí)別

在介質(zhì)與交變應(yīng)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(huán)境中使用，因此在交變應(yīng)力作用下，所產(chǎn)生的破壞多為腐蝕疲勞。與一般機(jī)械疲勞相比，腐蝕疲勞表面上常見(jiàn)明顯的腐蝕和點(diǎn)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(diǎn)又可以在多處生核并擴(kuò)展有關(guān)。

腐蝕疲勞裂紋宏觀常見(jiàn)切向何正向擴(kuò)展并多呈鋸齒狀和臺(tái)階狀；微觀上裂紋一般沒(méi)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(diǎn)是斷口上有一般機(jī)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(tái)階，疲勞源等;微觀斷口則有疲勞條紋等。

然而，薄壁不銹鋼管在任何腐蝕介質(zhì)中均可產(chǎn)生腐蝕疲勞，而沒(méi)有介質(zhì)的選擇。

　　為了驗(yàn)證是否是腐蝕疲勞，還可根據(jù)提高鋼的強(qiáng)度和耐蝕性或排除腐蝕介質(zhì)的作用后，是否仍出現(xiàn)破壞來(lái)斷定。如果由于鋼強(qiáng)度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長(zhǎng)，則可斷定原斷裂為機(jī)械疲勞；如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質(zhì)的作用后，鋼管的疲勞斷裂消失或壽命延長(zhǎng)，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。另外，可以根據(jù)斷口特征準(zhǔn)確的把應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞區(qū)別開來(lái)。

　　2. 機(jī)理

　　目前，不銹鋼薄壁管腐蝕疲勞的機(jī)理主要有以下幾種模型。

　　(1)點(diǎn)蝕應(yīng)力集中模型：認(rèn)為點(diǎn)蝕坑底部的應(yīng)力集中是引起裂紋成核的主要原因;

　　(2)形變金屬優(yōu)先溶解模型：認(rèn)為形變金屬為陽(yáng)極，未變形金屬為陰極，從而導(dǎo)致形變部分的優(yōu)先溶解;

　　(3)表面膜破裂模型：認(rèn)為在交變應(yīng)力作用下，金屬滑移帶穿透表面膜，形成無(wú)保護(hù)膜的臺(tái)階，從而使其處于活化態(tài)而溶解，引起裂紋成核?；迫芙夥磸?fù)作用而形成腐蝕疲勞;

　　(4)吸附模型：認(rèn)為腐蝕介質(zhì)中的活化物質(zhì)吸附到金屬表面上，使表面能降低，改變了材料的力學(xué)性能，從而使不銹鋼焊管表面滑移帶的產(chǎn)生和裂紋的擴(kuò)展更易進(jìn)行。

　　3. 材料選擇

　　選擇耐蝕性更好的不銹鋼和具有復(fù)相結(jié)構(gòu)的雙相不銹鋼，是解決腐蝕疲勞的主要措施。

由于薄壁不銹鋼管的腐蝕疲勞多以點(diǎn)蝕為起源，因此，為了防止腐蝕疲勞可選擇耐點(diǎn)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(diǎn)蝕性能好。同時(shí)，由于其組織具有復(fù)相結(jié)構(gòu)，不僅顯著提高鋼的腐蝕疲勞強(qiáng)度，而且疲勞裂紋的擴(kuò)展也較單相組織結(jié)構(gòu)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。

以上就是薄壁不銹鋼管腐蝕疲勞的內(nèi)容了。腐蝕疲勞會(huì)降低金屬疲勞性能，而使管材腐蝕開裂的機(jī)理是點(diǎn)蝕應(yīng)力集中、形變金屬優(yōu)先溶解、表面膜破裂、腐蝕介質(zhì)中的活化物質(zhì)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(diǎn)蝕好的鋼種和復(fù)相結(jié)構(gòu)的雙相不銹鋼。