應(yīng)力腐蝕電化學(xué)方法

應(yīng)力腐蝕電化學(xué)方法第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6117-4pHStainlessSteelH2SSSCCracks

H2SSSCCracksina17-4pHstainlesssteelstudfromanO&GWirelineValveManifoldAssembly第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/62ChlorideStressCorrosionCrackingPhotographChloridestresscorrosioncracking(SCC)onthecoolingwatersideofa316Lstainlesssteelexchangertube.Thecoolingwatercontainedapproximately400ppmchlorideshadbeenblockedinwiththe350Fshellsideprocessstillflowing.Theblackstringersaresulfideinclusions.100X第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/63極少量的腐蝕介質(zhì)也會造成應(yīng)力腐蝕。空氣中少量聞不到的氨也會造成氨脆；奧氏體不銹鋼在還有幾個ppm氯離子的高純水中就會出現(xiàn)SCC。液態(tài)N2O4中含有痕量O2會使鈦合金貯罐開裂。（3）特定的合金只有在特定的腐蝕環(huán)境中才能發(fā)生SCC。第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/64（4）只有拉應(yīng)力能引起SCC。拉應(yīng)力越大，斷裂時間越短。應(yīng)力腐蝕裂紋方向與應(yīng)力方向垂直。（5）SCC是典型低應(yīng)力滯后斷裂。三階段：①裂紋孕育期（裂紋萌生階段），占90%時間；②裂紋擴(kuò)展期；③快速斷裂期；整個斷裂時間從幾分鐘到幾年，與材料，環(huán)境和應(yīng)力有關(guān)。（6）應(yīng)力腐蝕裂紋形態(tài)：晶間型（裂紋沿晶界擴(kuò)展），穿晶型（裂紋穿越晶粒擴(kuò)展）和混合型。（7）應(yīng)力腐蝕斷裂的斷口呈脆性斷裂形貌，微觀上無塑性形變痕跡。SCC破裂速度在0.001~0.3cm/h，遠(yuǎn)大于無應(yīng)力單純的腐蝕速度，但又小于單純應(yīng)力作用下的斷裂速度，體現(xiàn)了腐蝕與力學(xué)協(xié)同交互作用。第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/657.1.2應(yīng)力腐蝕開裂的機(jī)理Pakins匯總十幾種應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理，提出應(yīng)力腐蝕譜觀點(diǎn)，把SCC機(jī)理該括為三大類：預(yù)存在活化途徑機(jī)理（沿晶界選擇溶解機(jī)理）；金屬塑性變形產(chǎn)生的活化途徑（膜破裂機(jī)理，滑移-溶解-斷裂機(jī)理）有害離子或原子特性吸附機(jī)理（應(yīng)力吸附機(jī)理，氫脆機(jī)理）第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/66應(yīng)力腐蝕譜

晶間腐蝕←腐蝕為主應(yīng)力為主→

脆性斷裂碳鋼Al-Zn-Mg低合金鋼黃銅奧氏體不銹鋼MMg-Al鈦合金高強(qiáng)度鋼在NO3-中在Cl-中在NH4+中在Cl-中在Cl-中在Cr2O7-Cl-中在甲醇中在H2O中硝脆氯脆氨脆氯脆氯脆氯脆甲醇脆氫脆已存在活化途徑機(jī)理（沿晶界選擇溶解機(jī)理）應(yīng)變產(chǎn)生的活化途徑（膜破裂機(jī)理，滑移-溶解-斷裂機(jī)理）三向應(yīng)力區(qū)的特殊吸附（應(yīng)力吸附機(jī)理，氫脆機(jī)理）控制因素可以從一端向另一端轉(zhuǎn)變；譜中三種機(jī)理隨合金結(jié)構(gòu)，介質(zhì)而變化。第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕斷裂的因素異常復(fù)雜，主要三種理論：陽極溶解機(jī)理，氫致開裂機(jī)理和陽極溶解和氫致開裂共同作用機(jī)理。應(yīng)力腐蝕開裂過程中，陽極極化裂紋加速，陰極極化，裂紋抑制，表明破壞過程與電化學(xué)過程密切相關(guān)。組織結(jié)構(gòu)存在電化學(xué)不均勻性，存在缺陷性活性中心，成為裂紋源。裂紋源在特定介質(zhì)中（Cl-）和拉應(yīng)力聯(lián)合作用下，產(chǎn)生滑移階梯拉破表面膜，暴露的新鮮金屬成為小陽極被迅速腐蝕；蝕坑沿滑移線與拉應(yīng)力垂直方向發(fā)展為微觀裂紋。發(fā)展的孕育期。裂紋尖端具有動力陽極作用：裂紋尖端應(yīng)力高度集中，使尖端附近區(qū)域迅速變形屈服→導(dǎo)致滑移臺階再現(xiàn)→表面膜再次拉斷破壞→尖端再次加速溶解，形成自加速過程，使裂紋縱深發(fā)展，直至材料斷裂。第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/68陽極溶解為主的機(jī)理：金屬材料在靜拉應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下，由于裂紋尖端區(qū)陽極溶解過程控制引起脆斷（APC-SCC）。低碳鋼，鋁合金，和銅合金的SCC；奧氏體不銹鋼，高鋅黃銅。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/69氫脆機(jī)理：金屬材料在拉應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下，由于氫還原反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子擴(kuò)散到裂紋尖端的金屬內(nèi)部引起并控制脆斷（HE-SCC）。高強(qiáng)度鋼在雨水，海水中的SCC，鈦合金在海水中的SCC鋼的硫化氫SCC。共同作用機(jī)理：陽極溶解和析氫都對SCC有影響。如鈦合金，不銹鋼，鋁合金，鎳合金等的SCC。電化學(xué)極化對斷裂時間tf的影響評價SCC機(jī)理.第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/610

（a）開路HE，極化SCC停止；（b）開路APC-SCC，陰極極化停止；（c）和（d）極化方向不同兩種SCC都可能，但（d）有安全區(qū)；（e）開路不能斷定；（f）開路HE-SCC；（g）有安全區(qū)；（h）極化無影響可能都起作用，也可能都不起作用。應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理的電化學(xué)研究方法第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日影響應(yīng)力腐蝕開裂的因素應(yīng)力因素應(yīng)力種類：工作應(yīng)力（載荷）；殘余應(yīng)力（冷軋，機(jī)械加工）；熱應(yīng)力（焊接，熱處理）；結(jié)構(gòu)應(yīng)力（裝配）。拉應(yīng)力作用在于使金屬發(fā)生滑移和裂紋擴(kuò)展，破壞腐蝕產(chǎn)物層，促進(jìn)局部腐蝕。介質(zhì)環(huán)境因素（1）特殊離子極其濃度影響：只有特定的合金-環(huán)境體系中才能發(fā)生SCC：黃銅+氨溶液；奧氏體不銹鋼+氯離子溶液；碳鋼+OH-離子溶液。氧濃度，氯離子濃度影響。（2）溫度影響：高于臨界溫度才能發(fā)生SCC。（3）溶液pH值：不同體系影響不同：不銹鋼：6~7最敏感，pH值增加減緩SCC。（4）界面電位狀態(tài)：SCC只能在一定的電位范圍才能夠發(fā)生。合金陽極極化曲線三個對SCC敏感的鈍化膜不穩(wěn)定過渡區(qū)：活化-陰極保護(hù)過渡區(qū)；活化-鈍化過渡區(qū)；鈍化-過鈍化過渡區(qū)。第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/612第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/613合金成分因素：合金成分的改變會影響結(jié)構(gòu)，表面膜，化學(xué)和電化學(xué)性能。奧氏體不銹鋼：Ni含量=10%時對SCC最敏感；>45%時不發(fā)生SCC；含Ni10%的不銹鋼：Cr含量5~12%無SCC；12~25%SCC敏感性增大；增加鐵素體可以抑制SCC，開發(fā)耐SCC的雙相鋼。18-8不銹鋼：含0.12%C時，SCC最敏感；2%以上C具有免疫力；加入N，P，As，Sb，Bi增加SCC敏感性；加入Si，Co有利抗SCC；鈦合金：降低含氧量和Al含量，加入Nb，Ta，V有利于抗SCC；鋁合金：加入少量Cr，Mn，Zr，Ti，V，Ni能降低SCC敏感性；黃銅：加入少量Fe，Sn，Mn，Si，Al，Cd，Pb增加SCC敏感性；面心立方奧氏體不銹鋼：在低應(yīng)力下易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；體心立方鐵素體不銹鋼：滑移系多，容易產(chǎn)生交錯滑移，難以出現(xiàn)大滑移臺階，難以發(fā)生應(yīng)力腐蝕。第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/614應(yīng)力腐蝕開裂控制方法降低和消除應(yīng)力：降低設(shè)計(jì)應(yīng)力；避免局部應(yīng)力集中；熱處理退火消除殘余應(yīng)力；噴砂，錘擊機(jī)械方法消除內(nèi)應(yīng)力控制環(huán)境：除去危害性大的介質(zhì)成分（水中氧，氯離子）改善材質(zhì)：介質(zhì)和工作條件確定后，選材是控制SCC的重要步驟?？筍CC材料——不銹鋼：高鎳奧氏體鋼，高純奧氏體鋼，雙相不銹鋼，高純高鉻鐵素體鋼。鋁合金：包鋁LD10，包鋁的LY12，LF21，ZL101。鈦合金：Ti-10V-2Fe-3Al，Ti-2Al-4Mo-4Zr。冶金減少材質(zhì)中的雜質(zhì)，提高純度，采用合理的熱處理制度，改善合金組織結(jié)構(gòu)，有利于避免SCC。第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6157.2氫損傷（HydrogenInducedCorrosion）氫的存在和與氫反應(yīng)引起材料性能變壞。氫損傷特征：（1）使材料韌性和塑性性能下降。氫鼓泡：氫進(jìn)入金屬內(nèi)部使金屬局部變形，結(jié)構(gòu)破壞；氫脆：氫進(jìn)入導(dǎo)致韌性和抗拉強(qiáng)度下降；脫碳（高溫腐蝕）：高溫氫與鋼表面滲碳體作用，導(dǎo)致鋼的抗拉強(qiáng)度下降；氫腐蝕（高溫腐蝕）：高溫下合金中組分與氫反應(yīng)，如含氧銅在氫作用下碎裂。（2）氫來源內(nèi)氫：冶煉，鑄造，酸洗，電鍍等工藝過程引入的氫；外氫：氫氣和含氫介質(zhì)在金屬表面產(chǎn)生活性氫原子；氫在金屬中主要富集在應(yīng)力集中位錯，裂紋尖端并向拉應(yīng)力集中處擴(kuò)散和富集。（3）氫損傷和SCC的區(qū)別：SCC陽極溶解，裂紋尖端發(fā)展，陰極極化控制SCC；氫損傷是吸收氫原子導(dǎo)致脆性產(chǎn)生和發(fā)展的，陽極極化控制氫損傷；極化方向影響可以判斷斷裂機(jī)理。第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/616

FastenerHydrogenEmbrittlementFractureSurfaceHydrogenembrittlementfracturesurfaceofaboltshowingmultipleinitiationsites.Thefastenerwasoneofeightbodyboltsinahighpressurepumpthatfailedafteryearsinatmosphericservice第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/617Nomarskiintereferencecontrastphotographofthemicrostructureofa17-4PHstainlesssteelsleevebearingoverlayedwithsinteredtungstencarbide.Ahydrogenembrittlementcrackhasinitiatedattheoverlay/basemetalinterface.Amechanicalcrackintheoverlaypermittedaccessofacorrosivedownholeenvironmenttothe17-4PHstainlesssteelbasemetal.Vilellla'setch.(~65X)HydrogenEmbrittlementCrackingof17-4StainlessSteel第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/618

HydrogenEmbrittlementofValveCapscrewFastenersBodycapscrewsfromaballvalveshowinghydrogenembrittlementfracture.Exposedtoatmosphericconditionsinagulfcoastenvironment,theycorrodedandfractured,separatingthevalvebody.Theleftcapscrewfracturedduetohydrogenembrittlementcrackingthroughthecompletecrosssection.Therightcapscrewinitiallyfracturedduetohydrogenembrittlementthenpropagatedduetotensileoverload.Bothfracturesstartedatthebottomofthephotograph.第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/619氫損傷機(jī)理氫脆機(jī)理（HE）：氫脆—?dú)鋽U(kuò)散到金屬中以固溶態(tài)存在或生成氫化物導(dǎo)致材料斷裂。（1）

原子氫與位錯交互作用機(jī)理：氫原子存在于點(diǎn)陣空隙處，在應(yīng)力作用下，氫原子向缺陷或裂紋前緣的應(yīng)力集中區(qū)擴(kuò)散，阻止該區(qū)域的位錯運(yùn)動，造成局部加工硬化，提高了金屬抗塑性變形能力。在外力作用下，能量只能通過裂紋擴(kuò)展釋放，加速了裂紋擴(kuò)展。（2）

氫壓理論：當(dāng)點(diǎn)陣中氫超過固溶度時，金屬中過飽和的一部分氫會在晶界，孔洞等缺陷區(qū)析出，結(jié)合為氫分子，產(chǎn)生很高氫氣壓造成裂紋和脆性開裂。第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/620（3）

氫化物形成理論：金屬與合金中某些元素與氫反應(yīng)生成氫化物，導(dǎo)致延展性和韌性下降，造成脆性開裂。（4）點(diǎn)陣脆化理論：氫原子的電子進(jìn)入未添滿的過渡元素3d電子層，增加了電子密度和原子間的斥力，降低了點(diǎn)陣間的結(jié)合力，使金屬變脆。（5）氫表面吸附降低金屬表面能理論：在腐蝕環(huán)境下，引起斷裂的熱力學(xué)條件符合機(jī)械功+化學(xué)功=2×斷裂表面能+塑性變形能氫擴(kuò)散至微裂紋表面吸附后，降低了斷裂表面能，使破壞應(yīng)力的機(jī)械功下降。第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6217.2.2.2氫鼓泡機(jī)理（HIC，HB）過飽和的氫原子在夾雜孔穴等缺陷位置析出后，形成氫分子，在局部區(qū)域造成高氫壓，引起表面鼓泡或形成內(nèi)部裂紋，使材料開裂。7.2.2.3氫腐蝕（脫碳）機(jī)理（HC）：在高溫（200C以上）高壓條件下，氫進(jìn)入金屬，與合金組分形成氫化物，導(dǎo)致合金強(qiáng)度下降和沿晶界開裂的現(xiàn)象。第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/622影響氫損傷的因素氫含量：氫濃度增加，鋼的臨界應(yīng)力下降，延伸率減少，敏感性增加。烘烤除氫后，臨界應(yīng)力升高，敏感性下降。鋼的吸附氧的能力比氫強(qiáng)，能夠阻止氫的吸附，少量氧能夠抑制氫損傷。溫度：氫脆溫度范圍為-30~+30C；溫度過高，氫擴(kuò)散加快，鋼中氫含量降低；溫度過低，氫擴(kuò)散速度降低，氫脆敏感性降低。第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/623溶液pH值：酸性環(huán)境有利于氫脆發(fā)生；pH>9時無氫脆發(fā)生。應(yīng)變速率：應(yīng)變速率必須與氫擴(kuò)散速度匹配，使氫有足夠的時間擴(kuò)散和裂紋區(qū)域富集到臨界濃度。因此，氫損傷只能在一定的應(yīng)變速率下發(fā)生合金成分：Cr，Mo，W，Ti，V，Nb等碳化物形成元素能夠細(xì)化晶粒，提高韌性，降低氫損傷敏感性。Mn能夠降低應(yīng)力腐蝕斷裂的臨界強(qiáng)度因子，能夠增加敏感性。第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/624氫損傷的控制防止氫脆的措施（1）選用耐氫脆合金：合金中加入Ni，Mo減少氫損傷敏感性；加入Cr，Al，Mo能在鋼表面形成致密保護(hù)膜，抑制氫擴(kuò)散；加入Pt，Pd，Cu等低析氫過電位金屬可使吸附氫原子形成氫分子逸出；加入Ti，B，V，Nb等碳化物穩(wěn)定元素，減低CH4的形成；含Cu鋼能夠在含有H2S介質(zhì)中形成致密Cu2S，降低氫誘發(fā)開裂傾向；將敏感的馬氏體結(jié)構(gòu)改造為珠光體結(jié)構(gòu)，降低敏感性。第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/625（2）

減小內(nèi)氫措施：改變工藝條件，減少帶入氫數(shù)量。采用真空冶煉，雙真空重熔，真空脫氣，真空澆注等冶金新工藝提高材質(zhì)，避免帶入氫，改進(jìn)高強(qiáng)鋼滯后斷裂敏感性；采用低氫焊條干燥無水焊接；采用低氫脆電鍍工藝，提高電流效率，減少氫的析出；采用Cd-Ti合金電鍍，離子鍍和真空鍍技術(shù)；采用合理緩蝕劑進(jìn)行酸洗；高析氫過電位的微量錫能阻止原子氫生成和進(jìn)入金屬；可逆氫形成的氫脆可采用高溫處理除氫。但不可逆氫不能采用，避免氫腐蝕。第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/626（3）

控制外氫進(jìn)入：建立障礙和降低外氫活性等措施造成氫直接障礙：在基體上施加低氫擴(kuò)散和低氫溶解度的涂層，Cu，Mo，Al，Ag，Au，W等金屬鍍層和有機(jī)涂層；熱處理形成致密氧化膜，噴砂，噴丸形成的壓應(yīng)力層；造成氫間接障礙：加入合金元素延緩腐蝕反應(yīng)，生成具有抑制氫滲透作用的產(chǎn)物。Cu在含有H2S介質(zhì)中形成致密Cu2S，降低氫誘發(fā)開裂傾向。降低外氫活性：在氣相H2S和H2氣中，加入0.6%~0.8%的氧抑制裂紋擴(kuò)展。第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6277.2.4.2防止氫鼓炮（1）用鎮(zhèn)靜鋼：與沸騰鋼相比不存在缺陷；（2）使用涂層：采用抑制氫滲透和腐蝕的涂層；Ni，橡膠，塑料，磚襯；（3）

使用緩蝕劑：減少腐蝕和氫離子還原速度；（4）

排除有害物質(zhì)：排除能夠阻止氫原子結(jié)合為氫分子的硫化物，砷化物，氰化物和含磷離子；氫鼓炮很少發(fā)生在純酸腐蝕體系，而經(jīng)常發(fā)生在石油生產(chǎn)流體中；（5）代用合金：鎳鋼和鎳基合金具有很低的氫擴(kuò)散速率。第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/628氫在金屬中擴(kuò)散過程的電化學(xué)研究方法II區(qū)：陰極過程 H++eHads；I區(qū)：陽極過程

HH++e；陽極電流比值：據(jù)式計(jì)算值和氫在該金屬中的擴(kuò)散系數(shù)D，并進(jìn)一步計(jì)算金屬表面（x=0）氫原子濃度。第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日金屬材料在循環(huán)應(yīng)力（張應(yīng)力—壓應(yīng)力交替變化）或脈動應(yīng)力（交變應(yīng)力和拉伸應(yīng)力疊加）和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生脆斷。循環(huán)應(yīng)力：卷揚(yáng)機(jī)，油井轉(zhuǎn)桿，深井泵軸。脈動應(yīng)力：鑿巖機(jī)，船舶推進(jìn)器，渦輪機(jī)葉片，汽車軸，離心機(jī)等。產(chǎn)生腐蝕疲勞的金屬：碳鋼，低合金鋼，奧氏體不銹鋼，鎳基合金等；機(jī)械失效的80%是由疲勞失效引起的。疲勞受力方式：彎曲疲勞，拉壓疲勞，扭轉(zhuǎn)疲勞，沖擊疲勞，復(fù)合疲勞；接觸情況方式：一般空氣疲勞，腐蝕疲勞，高溫疲勞，接觸疲勞，微動磨損疲勞，冷熱循環(huán)熱疲勞。腐蝕疲勞的危害大于機(jī)械疲勞。7.3腐蝕疲勞CorrosionFatigue第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/630CorrosionFatigueCracksinBrassCorrosionfatiguecracksontheI.D.ofaAdmiraltybrassexchangertube.第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/631CorrosionFatigueCracksInAISI1020SteelInOilAndGasDownholeServiceMultiplecorrosionfatiguecracksattheI.D.ofaAISI1020carbonsteeldownholetool.ThetoolwasrotatingwiththeI.D.exposedtoawaterbaseddrillingfluid.2%NitalEtch,50X第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/632FatigueFractureOfAGrade8BoltFracturesurfaceofaGrade8boltshowingmultiplerotating-bendingfatigueoriginfeatures.第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/633Fatiguefractureofacompressorconnectingrod.Thefatiguecrackinitiatedattheleftinthephoograph.(~0.6X)FatigueFractureOfACompressorConnectingRod第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6347.3.1特征（1）腐蝕疲勞沒有疲勞極限：腐蝕疲勞極限——對指定循環(huán)次數(shù)（N=107）的允許應(yīng)力；第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/635結(jié)構(gòu)材料的疲勞極限材料5x107次循環(huán)后的疲勞極限/MPa損傷比（腐蝕疲勞極限/疲勞極限）空氣水3%NaCl水3%NaCl低碳鋼250140550.560.223.5%Ni鋼3401551100.460.3215%Cr鋼3802501400.650.360.5%C鋼376

40

0.1118%Cr-8%Ni不銹鋼3853552500.920.65Al-4.5%Cu合金14570550.480.38Monel合金（70Ni，30%Cu2501851850.740.747.5%Al青銅2301701550.740.67Al-8%Mg合金140

30

0.21鎳3402001600.590.47腐蝕疲勞比金屬疲勞具有更大的危害性。第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/636

（2）腐蝕疲勞在任何金屬-介質(zhì)組合中都有可能發(fā)生：不要求特定材料-介質(zhì)組合；活化和鈍化區(qū)皆可發(fā)生；

（3）腐蝕疲勞斷面特征：純力學(xué)疲勞斷面光滑，有結(jié)晶形狀；腐蝕疲勞斷面有腐蝕產(chǎn)物和腐蝕蝕坑；第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6377.3.2機(jī)理（1）蝕孔應(yīng)力集中理論：電化學(xué)腐蝕蝕坑成為應(yīng)力集中點(diǎn)——拉應(yīng)力滑移變形，產(chǎn)生滑移臺階，暴露新鮮金屬表面產(chǎn)生溶解——當(dāng)金屬受壓應(yīng)力時逆向滑移——不能復(fù)原，產(chǎn)生裂紋源——交變應(yīng)力往復(fù)，裂紋不斷擴(kuò)展。（2）滑移帶優(yōu)先溶解理論：金屬在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生駐留滑移帶，擠入，擠出處。該處位錯密度高，雜質(zhì)在滑移帶沉積，使原子具有較高的活性而優(yōu)先溶解腐蝕，導(dǎo)致陽極性腐蝕疲勞裂紋形核，在交變應(yīng)力和電化學(xué)協(xié)同作用下，加速裂紋擴(kuò)展。第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/638影響因素

（1）力學(xué)因素：應(yīng)力交變頻率f和應(yīng)力不對稱系數(shù)R（R=min/max）影響；只在某一頻率范圍內(nèi)，頻率越低，裂紋擴(kuò)展速率越高；R=1靜拉伸應(yīng)力；R=0純拉振應(yīng)力；R=-1循環(huán)拉應(yīng)力。疲勞加載方式影響：扭轉(zhuǎn)疲勞旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞拉壓疲勞；波形影響：正弦波，三角波，正鋸齒波方波，負(fù)鋸齒波；應(yīng)力集中影響：對于腐蝕疲勞初始引發(fā)裂紋影響大，隨疲勞次數(shù)增加，影響減弱。第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/639

（2）

環(huán)境因素：溫度：溫度升高，疲勞極限下降；腐蝕性增強(qiáng)，疲勞極限降低；

pH值：pH值4，腐蝕疲勞壽命降低；4~10，保持恒定；10，壽命顯著增加；

極化：陰極極化，裂紋擴(kuò)展降低，接近空氣水平；但析氫后對高強(qiáng)鋼有害；在氧化性介質(zhì)中陽極極化可提高疲勞極限。（3）

材料因素：耐蝕性高，敏感性小；耐蝕性低，敏感性強(qiáng)；不銹鋼耐點(diǎn)蝕性好，敏感性低。第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6407.3.4控制方法（1）合理選材：抗點(diǎn)蝕能力高的疲勞極限也高；SCC敏感的，腐蝕疲勞極限也低；提高金屬抗拉強(qiáng)度對改善疲勞有利，但對腐蝕疲勞有害，一旦產(chǎn)生裂紋，擴(kuò)展速度更快。（2）降低應(yīng)力：減少應(yīng)力集中；結(jié)構(gòu)平衡；避免振動或共振；消除內(nèi)應(yīng)力；噴丸產(chǎn)生壓應(yīng)力。（3）減少腐蝕措施：采用涂層，緩蝕劑和電化學(xué)保護(hù)；但要注意控制殘余內(nèi)應(yīng)力和滲氫。第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6417.4磨損腐蝕WearCorrosion特征腐蝕流體（氣體，液體，含氣泡和顆粒的液體）和金屬表面相對運(yùn)動，引起金屬加速腐蝕破壞；比單純的磨損和腐蝕更為嚴(yán)重；彎頭，三通，閥，泵，離心機(jī)，推進(jìn)器，葉輪，冷凝器，加熱器，刀具，磨床。顯示特征腐蝕痕跡；短時間造成破壞。第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日2023/2/6427.4.2磨損腐蝕的形式7.4.2.1湍流腐蝕Re=DV/；層流：Re2300，對金屬的磨損小。湍流：Re2300，對金屬的磨損大；能擊穿表面靜止邊界液層，加速陰極過程+流體對表面的切應(yīng)力（r0=（1/2）fV2，f為摩擦系數(shù)）；高切應(yīng)力能夠剝離表面腐蝕產(chǎn)物層和保護(hù)膜，在氣泡和固體顆粒存在時增加力矩，增大磨損；金屬不是以粉末形式脫落