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金属应力腐蚀试验

金属应力腐蚀试验：科学评估与防护策略一、什么是金属应力腐蚀试验？金属应力腐蚀试验是通过模拟实际应力（拉应力）与腐蚀介质（如Cl⁻、H₂S、氨气等）共同作用的环

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? 金属应力腐蚀试验：科学评估与防护策略

一、什么是金属应力腐蚀试验？

金属应力腐蚀试验是通过模拟实际应力（拉应力）与腐蚀介质（如Cl⁻、H₂S、氨气等）共同作用的环境，评估材料在服役期间发生应力腐蚀开裂（SCC）的风险及抗力的检测方法。其核心目的是预测材料因应力与腐蚀协同作用导致的突发性脆断，避免灾难性事故（?例如：1967年美国“银桥”坍塌、1985年波音747坠毁）。

为什么重要？
应力腐蚀是材料失效的主要形式之一，其破坏具有隐蔽性、突发性，且所需应力远低于材料屈服强度（如高强度螺栓在12%屈服强度下即可断裂）。通过试验可优化材料选型、工艺设计或防护措施。

二、常用金属应力腐蚀试验方法及标准

慢应变速率试验（SSRT，GB/T 15970.7-2017）
- 原理：在恒定应变速率（通常10⁻⁶~10⁻⁷ s⁻¹）下加载拉伸应力，置于腐蚀介质中观察裂纹萌生与扩展。
- 优势：模拟实际工况，加速SCC过程（如奥氏体不锈钢在NaCl溶液中SSRT时间可缩短至100小时）。
U型弯曲试验（GB/T 15970.3-1995）
- 原理：将试样弯曲成U形，施加固定曲率半径（与厚度比≤5），置于腐蚀介质中观察开裂。
- 适用场景：铜合金（如黄铜在氨气环境中的应力腐蚀测试，参考DIN 50916-2:1985）。
恒载荷/恒位移试验（GB/T 15970.6-2007）
- 原理：对预裂纹试样施加恒定载荷或位移，测量裂纹扩展速率（da/dt）或临界应力强度因子（KISCC）。
- 案例：某7075-T6铝合金在蒸馏水中KISCC为30 MPa√m，而含Cl⁻溶液中降至15 MPa√m。
全尺寸拉伸试验（GB/T 43925-2024）
- 原理：直接对实际部件（如油管、套管）施加拉伸应力，模拟真实服役条件。
- 优势：结果更贴近工程应用（如华材科技专利装置可高效模拟熔岩环境，方便试样安装拆卸）。

三、金属应力腐蚀的关键影响因素

因素	作用机制	典型案例
氯离子（Cl⁻）	破坏钝化膜，引发点蚀或晶间腐蚀（SCC），尤其对奥氏体不锈钢致命。	氯化物浓度＞500ppm时奥氏体不锈钢易发生氯脆。
拉应力	拉应力集中（如焊接残余应力、冷加工应力）是SCC触发关键。	7075-T6铝合金沿板厚方向取样时门槛应力仅49MPa。
材料敏感性	合金成分（如镍、铜含量）及组织（如晶粒尺寸）决定SCC敏感性。	β黄铜在水中易破裂，而α黄铜需氨环境才开裂。
环境pH值	酸性环境（pH<4）加速阳极溶解；碱性环境（pH>10）可能引发碱脆。	高温水中加入300ppm磷酸盐可显著提升不锈钢抗SCC性能。

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