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    不锈钢为何会造成点蚀现象

    2018-11-30   来源:   点击数:7次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港部门获悉:材料在疲劳载荷作用下在远低于屈服应力下发生   的低应力脆性断裂,叫疲劳断裂。
      
      事实上,许多金属构件是在交变载荷作用下使用的。疲劳断裂与静态断裂有明显的不同,它不会产生明显的塑性变形,断裂是突发的,故危害性较大  。
      
      材料的失效形式(模式)是与其内部微观结构与元素属性的变化密切相关。当材料承受外力作用时,若超过材料固有的临界值, 如强度">屈服强度、抗拉强度等,就会发生塑性变形而损坏,直至断裂。
      
      尽管材料失效类型多样,但按其失效模式,大致可以分为五大类型:
      
      断裂(fracture)、腐蚀(corrosion)、磨损(wear)、畸变(distortion) 和衰减(attenuation) 。
      
      确定材料的失效模式与起因,必须有效区分出断裂行为、变形行为、腐蚀行为、磨损行为和衰减行为。
      
      断裂模式下几个重大的失效事故 :
      
      大型运输船脆性断裂
      
      原因:船体对接焊缝因水流波动作用而疲劳开裂,因裂纹的扩展而发生断裂。
      
      “挑战者”号升空时爆炸
      
      原因: “挑战者”号的助推器橡胶密封圈因气温低而不易变形,导致燃料泄漏,最终引起爆炸。
      
      “哥伦比亚”号返回时爆炸
      
      原因:“哥伦比亚”升空时,坠落的泡沫塑料保温层碎片撞击了左机翼生成两条裂纹,在返回进入大气层后,因摩擦产生高温,导致机翼熔化而断裂。
      
      中国钢管信息港部门获悉:疲劳裂纹的断口特征
      
      (1) 有裂纹源、裂纹扩展区和断裂区三个部分;
      
      (2) 裂纹扩展区断面较光滑, 即 “海滩条带”形貌;
      
      (3) 裂纹起裂在高应力应力区或材料缺陷处;
      
      (4) 与静载断裂相比,没有明显的塑性变形。
      
      疲劳极限(fatigue limit)
      
      材料在规定次数(钢铁材料取107次,有色金属及其合金取108次)的交变载荷作用下,不引起断裂的最大应力称“疲劳极限”(σr),单位为MPa。
      
      通常用拉伸或弯曲试验的方法测疲劳极限(σ-1)。试验时用多组试样,在不同的交变应力σ下测定试样发生断裂的疲劳次数N,  绘制σ-N曲线(图2-20)。
      
      对金属材料和高分子材料,当应力降到某一值后,σ-N曲线趋于水平直线,此直线对应的应力即疲劳极限。
      
      陶瓷材料和高分子材料一般没有疲劳极限,因为它们本质上是一种脆性材料。
      
      预防疲劳失效的方法
      
      (1)合理选材,尽量不用脆性材料;
      
      (2) 改善结构形状,避免应力集中;
      
      (3) 控制冶炼质量,减少夹杂缺陷;
      
      (4) 提高零件的表面光洁度;
      
      (5) 表面进行强化处理。
      
      标准冲击试样的缺口有两种:夏氏试样 和梅氏试样(U形)。但夏氏试样适用于脆性材料、梅氏试样则适合于韧性材料。
      
      高分子材料是用伊氏(Izod)冲击试样进行的,其受力方式是悬臂梁结构。
      
      材料的αk值随温度下降而降低,并且在某一温度下会发生急剧降低,由韧性断裂转变成脆性断裂,这种现象称为冷脆,这个温度称为韧脆转变温度。
      
      1、出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子。不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏。保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境,但正好这也是出现点蚀的条件。产生点蚀的介质是在CI-、Br-、l-、C104-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。
      
      2、点蚀速率随温度升高而增加。例如在浓度为4%~10%氯化钠的溶液中,在90℃时达到点蚀造成的重量损失最大;对于更稀的溶液,最大值出现在较高的温度。
      
      总结:不锈钢表面氧化膜与造成点蚀现象所需要的环境形成条件具有相似之处,从而特定环境里存在的侵蚀性元素对表面氧化膜进行破坏,时间长久后,氧化膜无法修复,侵蚀却一直进行,导致形成了点蚀现象,并且温度是影响点蚀速率主要条件之一。
      
      防止不锈钢点蚀的方法
      
      1、避免卤素离子集中。
      
      2、保证氧或氧化性溶液的均匀性,搅拌溶液和避免溶液处于静态。
      
      3、提高氧的浓度,或者去除氧。
      
      4、增加PH值。与中性或酸性氯化物相比,明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少,或者完全没有(氢氧离子起防腐蚀剂的作用)。
      
      5、在尽可能低的温度下工作。
      
      6、在腐蚀性介质中加入钝化剂。低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的(抑制离子优先吸附在金属表面上,因此防止了氯化物离子吸附而造成腐蚀)。
      
      7、采用阴极防腐。有证据表明,用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。中国钢管信息港部门获悉
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