易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的金屬材料與環(huán)境的組合

氫損傷指的是金屬材料在含有氫或與氫相互作用而導(dǎo)致力學性能變壞的現(xiàn)象，按照氫損傷發(fā)生的溫度條件可以分為氫脆與氫腐蝕；按照氫損傷是否可以通過消氫處理恢復(fù)材料原來的力學性能分為可逆與不可逆氫損傷。

（1）氫脆：包括氫壓裂紋(鋼中白點、H2S誘發(fā)裂紋、焊接冷裂紋和充氫或酸洗裂紋）和氫致相變導(dǎo)致的氫脆。很多金屬能形成穩(wěn)定的氫化物，氫化物是一種脆性中間相， 一旦有氫化物析出，材料的塑性和韌性就會下降，即氫化物析出導(dǎo)致材料變脆。氫致馬氏體相變是一種氫致相變引起的氫脆。

（2）氫致滯后斷裂：在恒載荷(或恒位移)條件下，原子氫通過應(yīng)力誘導(dǎo)擴散富集到臨界值后就引起氫致裂紋的形核、擴展，從而導(dǎo)致低應(yīng)力斷裂的現(xiàn)象稱為氫致滯后斷裂。所謂滯后是指氫擴散富集到臨界值需要經(jīng)過一段時間，故加載后要經(jīng)過一定時間后氫致裂紋才會形核和擴展。如把原子氫除去后，就不會發(fā)生滯后斷裂，故它也是可逆的。

（3）氫腐蝕：實質(zhì)上是氫致化學變化導(dǎo)致的氫脆。在高溫高壓下氫進入鋼中后與碳化物反應(yīng)生成的CH₄不能從鋼中擴散出來，就在晶界夾雜物處形成氣泡，并有很大壓力。隨著CH4的不斷形成，氣泡不斷長大，當氣泡中CH₄的壓力大于材料在該溫度下的強度時就會使氣泡轉(zhuǎn)化成裂紋，環(huán)境中H2的壓力越高、溫度越高，則CH₄氣泡中的壓力就越大，當CH₄氣泡中的壓力等于材料的斷裂強度時就會導(dǎo)致微裂紋形核。與此同時，生成CH₄的反應(yīng)使鋼形成脫碳，降低了鋼的強度。

在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)同時作用下，金屬的疲勞強度或疲勞壽命比無腐蝕作用時有所降低，這種現(xiàn)象叫做腐蝕疲勞。這里所謂"無腐蝕作用"，一般是指在空氣中金屬的疲勞行為。

沖刷腐蝕又稱磨損腐蝕和磨耗腐蝕，是指溶液與材料以較高速度作相對運動時，沖刷和腐蝕共同引起的材料表面損傷現(xiàn)象。這種損傷要比沖刷或腐蝕單獨存在時所造成的損傷的加和大得多，這是因為沖刷與腐蝕互相促進的緣故。

廣義的沖刷腐蝕包括湍流腐蝕(又名沖擊腐蝕)、空蝕、摩振腐蝕(又稱微動磨損和微動腐蝕)等。

在沖刷腐蝕中，特別把主要由于金屬構(gòu)件幾何形狀變化而使較高流速溶液產(chǎn)生湍流造成的金屬表面破壞叫做湍流腐蝕，又叫做沖擊腐蝕。例如溶液流經(jīng)管道彎頭或渦輪機渦殼和葉片時，都能產(chǎn)生湍流腐蝕。

空泡腐蝕即空蝕，空蝕破壞在金屬表面下產(chǎn)生了加工硬化層，空蝕點附近可產(chǎn)生裂紋。在空蝕破壞的性質(zhì)方面，機械沖擊作用比電化學作用要大。空泡腐蝕屬于沖擊腐蝕的特殊形式。

化學成分分析包括對失效構(gòu)件金屬材料化學成分、環(huán)境介質(zhì)及反應(yīng)物、生成物、痕跡物等的化學成分的分析。

力學性能包括包括構(gòu)件金屬材料的強度指標、塑性指標和韌性指標σ_b、σ_s、σ_n、σ_D、δ、ψ、A_kv、K_IC、δ_C及硬度等；

采用物理的方法，在不改變材料或構(gòu)件的性能和形狀的條件，迅速而可靠地確定構(gòu)件表面或內(nèi)部裂紋和其他缺陷的大小、數(shù)量和位置。金屬構(gòu)件表面裂紋及缺陷常用滲透法及電磁法檢測；內(nèi)部缺陷則多用射線檢測和超聲檢測，如探測裂紋等情況。

組織結(jié)構(gòu)分析包括金屬材料表面和心部的金相組織或缺陷。常用金相法分析金屬的顯微組織是否正常，是否存在晶粒粗大、脫碳、過熱、偏析等缺陷；夾雜物的類型、大小、數(shù)量及分布；晶界上有無析出物，裂紋的數(shù)量、分布及其附近組織有無異常，是否存在氧化或腐蝕產(chǎn)物等。

構(gòu)件殘余應(yīng)力的測定是在無外加載荷的作用下進行測定，目前多用X射線應(yīng)力測定法。

斷口保護主要是防止機械損傷或化學損傷。

對于機械損傷的防止，應(yīng)當在斷裂事故發(fā)生后馬上把斷口保護起來。在搬運時將斷口保護好，在有些情況下還用襯墊材料，盡量使斷口表面不要相互摩擦和碰撞。有時斷口上可能沾上一些油污或臟物，千萬不可用硬刷干刷斷口，并避免用手指直接接觸斷口。

對于化學損傷的防止，主要是防止來自空氣和水或其他化學藥品對斷口的腐蝕。一般可采用涂層的方法，即在斷口上涂防腐物質(zhì)，原則是涂層物質(zhì)不使斷口受腐蝕及易于被清洗掉。

清洗的目的是為了除去保護用的涂層和斷口上的腐蝕產(chǎn)物及外來沾污物如灰塵等。常用以下幾種方法：

① 用干燥壓縮空氣吹斷口，這可以清除粘附在上面的灰塵以及其他外來贓物，用柔軟的毛刷輕輕擦斷口，有利于把灰塵清除干凈。

② 對斷口上的油污或有機涂層，可以用汽油、石油醚、苯、丙酮等有機溶劑進行清除，清除干凈后用清洗后吹干。

③ 超聲波清洗能相當有效地清除斷口表面的沉淀物，且不損壞斷口。

④ 應(yīng)用乙酸纖維膜復(fù)型剝離。通常對于粘在斷口上的灰塵和和疏松的氧化腐蝕產(chǎn)物可采用這種方法，就是用乙酸纖維脂反復(fù)覆在斷口上2~5次，可以剝離斷口上的臟物。該方法操作簡單，既可去掉斷口上的油污，對斷口又無損傷，故對一般斷口建議用此法清洗。

⑤ 使用化學或電化學方法清洗。這種方法主要用于清洗斷口表面的腐蝕產(chǎn)物或氧化層，但可能破壞斷口上的一些細節(jié)，所以使用時必須十分小心。一般只有在其他方法不能清洗掉的情況下經(jīng)備用試樣試用后才使用。