SCC应力腐蚀
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9）许万剑,杨春丽,赵宏柱,陶新秀,丁非,陈安源.304不锈钢焊管应力腐蚀开裂原因[J]. 腐蚀与防护,2014,35(05):511-513. 10）马李洋,丁毅,陆晓峰,马立群.304不锈钢在连多硫酸中的应力腐蚀研究[J].压力容 器,2007,(01):1-3. 11)吴恒,肖贵学,李超,张波.不同温度淡化海水中304不锈钢的耐蚀性[J].材料保 护,2015,48(06):45-47.54.8-9. 12)曲秀华.304不锈钢在含氯离子循环冷却水中腐蚀敏感性的影响[D].北京化工大 学,2008. 13)杜东海,陈凯,张乐福,石秀强,尹开锯.注锌对316不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率的 影响[J].核动力工程,2017,38(02):78-83. 14)陈赤龙,杨武.γ射线辐照对316不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响[J].腐蚀科 学与防护技术,1997,(01):3-8. 15)杨武,张云柯,赵国珍,杨鸿根,陈赤龙,J.Congleton.316不锈钢在300℃高温水中的应 力腐蚀破裂[J].腐蚀科学与防护技术,1993,(02):94-100.
应力腐蚀
全面腐蚀 8.5% 氢脆 3.0% 应力腐蚀 45.6%
高温氧化 4.9%
腐蚀
小孔腐蚀 21.6%
晶间腐蚀 4.9%
腐蚀疲劳 8.56%
PART TWO
应力腐蚀特征
应力腐蚀特征
3 2 1
特定组织环境（特定环境）
引起应力腐蚀开裂的拉应力（拉应力）
材料本身对SCC的敏感性（敏感材料）
合金
总结
(1) 造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且 一般是拉伸应力(近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引起)。 (2)应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。 (3) 只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐 蚀。例如 α 黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而 β 黄铜在水中就 能破裂。 (4) 应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂 直于拉力轴。 (5) 应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如 果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽 毛状的标记。
T
PART FIVE
碳钢的应力腐蚀
碳钢的苛性碱破坏
随碳含量增加,应力腐蚀敏感性增大,进一步增加碳含量, 由于碳化物在晶界形成稳定组织,教感性降低。碳含量大 于0.2% 可明显延长破裂寿命。
碳钢在大气环境中的应力腐蚀
随着腐蚀行为的发展,不同的大气污染物在碳钢抗拉强度 的周期性衰减中占据不同的比重。其中含氯离子高的环境 >含SO2高的环境>高温高湿环境。 钢的脆性断裂是由于钢材中吸收了H原子，H原子扩散以及 在高应力部位的聚集引起的，在存在 H2S 且腐蚀产物膜被 破坏的情况下发生脆断的可能性会大幅提高。
不锈钢应力腐蚀断裂扫描
对于奥氏体不锈钢在氯化物介质中产生的应力腐蚀倾向较大。
奥氏体基体在氯离子的腐蚀作用下，可出现具有一定形状的腐 蚀坑，而这些腐蚀坑与晶体的晶面及晶体的取向有密切关系。 不锈钢在氯离子环境下, 由于氯离子强烈地穿透钝化膜,使金 属基体形成正离子，加上水和氧的作用,生成的腐蚀产物较为 复杂,主要有金属的氯化物及氧化物和氢氧化物等。
PART THREE
应力腐蚀机理
应力腐蚀机理
①应力腐蚀按其机理可分为阴极氢致开裂型和阳极溶解 型两类。在很多体系中由于闭塞电池作用，裂尖溶液局 部酸化，阴极析氢反应的氢进入材料引起氢致开裂.
②高强钢在水介质中的应力腐蚀，或低强钢在H2S溶液中 的应力腐蚀本质上就是一种氢致开裂；
PART FORE
不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响
固溶态和敏化态316不锈钢的SCC敏感性以及破裂类型与外 加电位密切相关;在较低电位下,二者均产生穿晶型SCC;在 较高电位下,固溶316钢仍为穿晶型SCC,但敏化316钢出现 沿晶型SCC。 固溶态和敏化态316不锈钢的SCC敏感性与氧化膜的厚度和 成分(包括 Ni的富集程度)密切相关。 氢气除氧能缓解冷变形材料的应力腐蚀，溶解氧和氯离子 能加快材料的裂纹扩展速率。
不锈钢的应力腐蚀
不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为
304 不锈钢在 60℃中性溶液中发生应力腐蚀的临界氯离子 浓度约为90mg/L。
导致钝化膜破裂电位突变的氯离子浓度与发生应力腐蚀破 裂的临界氯离子浓度的一致性说明钝化膜的破裂在 304 不 锈钢的应力腐蚀中起到了很重要的作用。
不锈钢在H2S介质条件下的应力腐蚀
24)曹公望,王振尧,刘雨薇,汪川.碳钢在三种大气环境中的应力腐蚀[J].装备环境工 程,2015,12(04):6-10. 25）徐坚.碳钢、普通低合金钢的应力腐蚀断裂[J].浙江化工学院学报,1975,(02):6680. 26）黄金营,吴伟平,柳伟,路民旭.碳钢在H2S/CO2体系中的应力腐蚀开裂机理[J].材料 保护,2011,44(08):32-33.40.89. 27）黄鸿生,尚少军,彭祖铭.碳钢碱脆的研究[J].钢铁研究总院学报,1986,(S1):97-104. 28）张九渊.碳钢的苛性碱破坏[J].浙江化工,1984,(03):33-39. 29JunjieChen,ZhanpengLu,QianXiao,XiangkunRu,GuangdongHan,ZhenChen,BangxinZho u,TetsuoShoji.Theeffectsofcoldrollingorientationandwaterchemistryonstresscorrosioncra ckingbehaviorof316LstainlesssteelinsimulatedPWRwaterenvironments[J].JournalofNucle arMaterials,2016 30JunfengChen,XingfengZhang,LinchiZou,YanYu,QiangLi.Effectofprecipitatestateonthestr esscorrosionbehaviorof7050aluminumalloy[J].MaterialsCharacterization,2016
应力腐蚀（SCC) 文献综述
小组成员：蒋耀 李建林 黄俊 王淋 宋世杰 2017-11-23
CONTENTS
应力腐蚀 应力腐蚀特征 应力腐蚀机理 不锈钢的应力腐蚀 碳钢的应力腐蚀 铝合金的应力腐蚀
PART ONE
应力腐蚀
应力腐蚀
材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。 应力腐蚀开裂是危害性最大的局部腐蚀形态破坏形式之一，在 腐蚀过程中，若有微裂纹形成，其扩展速度比其它类型的局部 腐蚀速度要快几个数量级，SCC是一种“灾难性的腐蚀”如桥 梁坍塌，飞机失事，油罐爆炸，管道泄漏都造成了巨大的生命 和财产损失。此外，如核电站，船只，锅炉，石油化工也都发 生过应力腐蚀断裂的事故。
16)杜东海,陆辉,陈凯,张乐福,石秀强,徐雪莲.冷变形316不锈钢在高温水中的应 力腐蚀开裂行为[J].原子能科学技术,2015,49(11):1977-1983. 17) 奚明华 ,张静江 .316不锈钢应力腐蚀断裂扫描电镜研究 [J]. 理化检验 ( 物理分 册),1999,(04):155-157. 18)李远.316L不锈钢在氯化钠溶液中的应力腐蚀研究[D].哈尔滨工程大学,2011. 19)鲍其鼐.氯离子与冷却水系统中不锈钢的腐蚀[J].工业水处理,2007,(09):1-6. 20)苟国庆,黄楠,陈辉,孟立春,吴沛沛.高速列车A7N01S-T5铝合金应力腐蚀行为 研究[J].材料科学与工艺,2012,20(04):134-139. 21)江超,陈辉,王晓敏,马纪军,李恒奎.高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能[J].西 南交通大学学报,2013,48(03):500-506. 22)刘万雷,常新龙,张有宏,赖建伟.铝合金应力腐蚀机理及研究方法[J].腐蚀科学 与防护技术,2013,25(01):71-73. 23) 王 雁 涛 , 杨 钿 . 铝 合 金 结 构 件 应 力 腐 蚀 裂 纹 机 理 分 析 [J]. 装 备 环 境 工 程,2013,10(01):53-56.
参考文献
1）刘永辉.304不锈钢的应力腐蚀断裂[J].北京航空航天大学学报,1990,(04):96-100. 2 ） 吕 国 诚 , 许 淳 淳 , 程 海 东 .304 不 锈 钢 应 力 腐 蚀 的 临 界 氯 离 子 浓 度 [J]. 化 工 进 展,2008,(08):1284-1287. 3）张耀丰,丁毅,陆晓峰,顾伯勤.304不锈钢在H2S介质条件下的应力腐蚀[J].中国腐 蚀与防护学报,2007,(02):101-103-108. 4 ）卢沛 . 塑性变形对 304 不锈钢应力腐蚀性能影响的试验研究 [D]. 浙江工业大 学,2013. 5 ） 张 新 生 , 许 淳 淳 , 胡 钢 . 亚 稳 态 304 不 锈 钢 应 力 腐 蚀 影 响 因 素 探 讨 [J]. 电 化 学,2003,(03):320-326. 6）李少东,夏明六.304不锈钢盘管开裂失效分析[J].山东化工,2016,45(12):89-91. 7）高敏.304不锈钢湿硫化氢应力腐蚀开裂案例分析[J].科技与企业,2012,(12):326. 8）黄毓晖.304不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为研究[D].华东理工大学,2011.
PART SIX
铝合金的应力腐蚀
铝合金的应力腐蚀
关于铝合金应力腐蚀机理主要3种理论:阳极溶解、钝化膜破 裂和氢致开裂。Burleigh 指出，对7系铝合金应力腐蚀，适 用性按以下顺序递减:氢致开裂﹥钝化膜破裂﹥阳极溶解。在 很多7系铝合金失效分析结果中认为是氢引起开裂的应力腐蚀。
化学工业中的应力腐蚀，是由原材料中所含的杂质或在各工 序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。
腐蚀介质
碳钢
NaOH溶液，含有硝酸根，碳酸跟，硫化氢水溶液，海 水，海洋大气和工业大气，硫酸—硝酸混合液，三氯 化铁溶液，湿的CO—CO2,空气
高温碱液，高温高压含氧纯水，氯化物水溶液，海水，浓缩 锅炉水，水蒸气(260º C)，湿润空气（湿度90%），硫化氢 水溶液，二氯乙烯等
不锈钢
铝合金
NaCl水溶液，海水，水蒸气，含二氧化硫的大气，含 Br¯ ,I¯ 水溶液，汞
氯离子能显著降低304不锈钢在饱和H2S溶液中的腐蚀电位 和点蚀电位，增加304不锈钢的点蚀倾向。
304不锈钢在饱和H2S溶液中不具有应力腐蚀开裂敏感性， 而在 NACE 溶液中则具有明显的应力腐蚀敏感性。 不锈钢中的晶界、位错、孪晶和夹杂物( 如氧化物、氮化 物和硅酸盐等) 能捕获氢，并使其在高应力处集中，降低 材料的强度和韧性，造成不锈钢材料发生应力腐蚀开裂。
9）许万剑,杨春丽,赵宏柱,陶新秀,丁非,陈安源.304不锈钢焊管应力腐蚀开裂原因[J]. 腐蚀与防护,2014,35(05):511-513. 10）马李洋,丁毅,陆晓峰,马立群.304不锈钢在连多硫酸中的应力腐蚀研究[J].压力容 器,2007,(01):1-3. 11)吴恒,肖贵学,李超,张波.不同温度淡化海水中304不锈钢的耐蚀性[J].材料保 护,2015,48(06):45-47.54.8-9. 12)曲秀华.304不锈钢在含氯离子循环冷却水中腐蚀敏感性的影响[D].北京化工大 学,2008. 13)杜东海,陈凯,张乐福,石秀强,尹开锯.注锌对316不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率的 影响[J].核动力工程,2017,38(02):78-83. 14)陈赤龙,杨武.γ射线辐照对316不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响[J].腐蚀科 学与防护技术,1997,(01):3-8. 15)杨武,张云柯,赵国珍,杨鸿根,陈赤龙,J.Congleton.316不锈钢在300℃高温水中的应 力腐蚀破裂[J].腐蚀科学与防护技术,1993,(02):94-100.
应力腐蚀
全面腐蚀 8.5% 氢脆 3.0% 应力腐蚀 45.6%
高温氧化 4.9%
腐蚀
小孔腐蚀 21.6%
晶间腐蚀 4.9%
腐蚀疲劳 8.56%
PART TWO
应力腐蚀特征
应力腐蚀特征
3 2 1
特定组织环境（特定环境）
引起应力腐蚀开裂的拉应力（拉应力）
材料本身对SCC的敏感性（敏感材料）
合金
总结
(1) 造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且 一般是拉伸应力(近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引起)。 (2)应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。 (3) 只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐 蚀。例如 α 黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而 β 黄铜在水中就 能破裂。 (4) 应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂 直于拉力轴。 (5) 应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如 果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽 毛状的标记。
T
PART FIVE
碳钢的应力腐蚀
碳钢的苛性碱破坏
随碳含量增加,应力腐蚀敏感性增大,进一步增加碳含量, 由于碳化物在晶界形成稳定组织,教感性降低。碳含量大 于0.2% 可明显延长破裂寿命。
碳钢在大气环境中的应力腐蚀
随着腐蚀行为的发展,不同的大气污染物在碳钢抗拉强度 的周期性衰减中占据不同的比重。其中含氯离子高的环境 >含SO2高的环境>高温高湿环境。 钢的脆性断裂是由于钢材中吸收了H原子，H原子扩散以及 在高应力部位的聚集引起的，在存在 H2S 且腐蚀产物膜被 破坏的情况下发生脆断的可能性会大幅提高。
不锈钢应力腐蚀断裂扫描
对于奥氏体不锈钢在氯化物介质中产生的应力腐蚀倾向较大。
奥氏体基体在氯离子的腐蚀作用下，可出现具有一定形状的腐 蚀坑，而这些腐蚀坑与晶体的晶面及晶体的取向有密切关系。 不锈钢在氯离子环境下, 由于氯离子强烈地穿透钝化膜,使金 属基体形成正离子，加上水和氧的作用,生成的腐蚀产物较为 复杂,主要有金属的氯化物及氧化物和氢氧化物等。
PART THREE
应力腐蚀机理
应力腐蚀机理
①应力腐蚀按其机理可分为阴极氢致开裂型和阳极溶解 型两类。在很多体系中由于闭塞电池作用，裂尖溶液局 部酸化，阴极析氢反应的氢进入材料引起氢致开裂.
②高强钢在水介质中的应力腐蚀，或低强钢在H2S溶液中 的应力腐蚀本质上就是一种氢致开裂；
PART FORE
不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响
固溶态和敏化态316不锈钢的SCC敏感性以及破裂类型与外 加电位密切相关;在较低电位下,二者均产生穿晶型SCC;在 较高电位下,固溶316钢仍为穿晶型SCC,但敏化316钢出现 沿晶型SCC。 固溶态和敏化态316不锈钢的SCC敏感性与氧化膜的厚度和 成分(包括 Ni的富集程度)密切相关。 氢气除氧能缓解冷变形材料的应力腐蚀，溶解氧和氯离子 能加快材料的裂纹扩展速率。
不锈钢的应力腐蚀
不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为
304 不锈钢在 60℃中性溶液中发生应力腐蚀的临界氯离子 浓度约为90mg/L。
导致钝化膜破裂电位突变的氯离子浓度与发生应力腐蚀破 裂的临界氯离子浓度的一致性说明钝化膜的破裂在 304 不 锈钢的应力腐蚀中起到了很重要的作用。
不锈钢在H2S介质条件下的应力腐蚀
24)曹公望,王振尧,刘雨薇,汪川.碳钢在三种大气环境中的应力腐蚀[J].装备环境工 程,2015,12(04):6-10. 25）徐坚.碳钢、普通低合金钢的应力腐蚀断裂[J].浙江化工学院学报,1975,(02):6680. 26）黄金营,吴伟平,柳伟,路民旭.碳钢在H2S/CO2体系中的应力腐蚀开裂机理[J].材料 保护,2011,44(08):32-33.40.89. 27）黄鸿生,尚少军,彭祖铭.碳钢碱脆的研究[J].钢铁研究总院学报,1986,(S1):97-104. 28）张九渊.碳钢的苛性碱破坏[J].浙江化工,1984,(03):33-39. 29JunjieChen,ZhanpengLu,QianXiao,XiangkunRu,GuangdongHan,ZhenChen,BangxinZho u,TetsuoShoji.Theeffectsofcoldrollingorientationandwaterchemistryonstresscorrosioncra ckingbehaviorof316LstainlesssteelinsimulatedPWRwaterenvironments[J].JournalofNucle arMaterials,2016 30JunfengChen,XingfengZhang,LinchiZou,YanYu,QiangLi.Effectofprecipitatestateonthestr esscorrosionbehaviorof7050aluminumalloy[J].MaterialsCharacterization,2016
应力腐蚀（SCC) 文献综述
小组成员：蒋耀 李建林 黄俊 王淋 宋世杰 2017-11-23
CONTENTS
应力腐蚀 应力腐蚀特征 应力腐蚀机理 不锈钢的应力腐蚀 碳钢的应力腐蚀 铝合金的应力腐蚀
PART ONE
应力腐蚀
应力腐蚀
材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。 应力腐蚀开裂是危害性最大的局部腐蚀形态破坏形式之一，在 腐蚀过程中，若有微裂纹形成，其扩展速度比其它类型的局部 腐蚀速度要快几个数量级，SCC是一种“灾难性的腐蚀”如桥 梁坍塌，飞机失事，油罐爆炸，管道泄漏都造成了巨大的生命 和财产损失。此外，如核电站，船只，锅炉，石油化工也都发 生过应力腐蚀断裂的事故。
16)杜东海,陆辉,陈凯,张乐福,石秀强,徐雪莲.冷变形316不锈钢在高温水中的应 力腐蚀开裂行为[J].原子能科学技术,2015,49(11):1977-1983. 17) 奚明华 ,张静江 .316不锈钢应力腐蚀断裂扫描电镜研究 [J]. 理化检验 ( 物理分 册),1999,(04):155-157. 18)李远.316L不锈钢在氯化钠溶液中的应力腐蚀研究[D].哈尔滨工程大学,2011. 19)鲍其鼐.氯离子与冷却水系统中不锈钢的腐蚀[J].工业水处理,2007,(09):1-6. 20)苟国庆,黄楠,陈辉,孟立春,吴沛沛.高速列车A7N01S-T5铝合金应力腐蚀行为 研究[J].材料科学与工艺,2012,20(04):134-139. 21)江超,陈辉,王晓敏,马纪军,李恒奎.高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能[J].西 南交通大学学报,2013,48(03):500-506. 22)刘万雷,常新龙,张有宏,赖建伟.铝合金应力腐蚀机理及研究方法[J].腐蚀科学 与防护技术,2013,25(01):71-73. 23) 王 雁 涛 , 杨 钿 . 铝 合 金 结 构 件 应 力 腐 蚀 裂 纹 机 理 分 析 [J]. 装 备 环 境 工 程,2013,10(01):53-56.
参考文献
1）刘永辉.304不锈钢的应力腐蚀断裂[J].北京航空航天大学学报,1990,(04):96-100. 2 ） 吕 国 诚 , 许 淳 淳 , 程 海 东 .304 不 锈 钢 应 力 腐 蚀 的 临 界 氯 离 子 浓 度 [J]. 化 工 进 展,2008,(08):1284-1287. 3）张耀丰,丁毅,陆晓峰,顾伯勤.304不锈钢在H2S介质条件下的应力腐蚀[J].中国腐 蚀与防护学报,2007,(02):101-103-108. 4 ）卢沛 . 塑性变形对 304 不锈钢应力腐蚀性能影响的试验研究 [D]. 浙江工业大 学,2013. 5 ） 张 新 生 , 许 淳 淳 , 胡 钢 . 亚 稳 态 304 不 锈 钢 应 力 腐 蚀 影 响 因 素 探 讨 [J]. 电 化 学,2003,(03):320-326. 6）李少东,夏明六.304不锈钢盘管开裂失效分析[J].山东化工,2016,45(12):89-91. 7）高敏.304不锈钢湿硫化氢应力腐蚀开裂案例分析[J].科技与企业,2012,(12):326. 8）黄毓晖.304不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为研究[D].华东理工大学,2011.
PART SIX
铝合金的应力腐蚀
铝合金的应力腐蚀
关于铝合金应力腐蚀机理主要3种理论:阳极溶解、钝化膜破 裂和氢致开裂。Burleigh 指出，对7系铝合金应力腐蚀，适 用性按以下顺序递减:氢致开裂﹥钝化膜破裂﹥阳极溶解。在 很多7系铝合金失效分析结果中认为是氢引起开裂的应力腐蚀。
化学工业中的应力腐蚀，是由原材料中所含的杂质或在各工 序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。
腐蚀介质
碳钢
NaOH溶液，含有硝酸根，碳酸跟，硫化氢水溶液，海 水，海洋大气和工业大气，硫酸—硝酸混合液，三氯 化铁溶液，湿的CO—CO2,空气
高温碱液，高温高压含氧纯水，氯化物水溶液，海水，浓缩 锅炉水，水蒸气(260º C)，湿润空气（湿度90%），硫化氢 水溶液，二氯乙烯等
不锈钢
铝合金
NaCl水溶液，海水，水蒸气，含二氧化硫的大气，含 Br¯ ,I¯ 水溶液，汞
氯离子能显著降低304不锈钢在饱和H2S溶液中的腐蚀电位 和点蚀电位，增加304不锈钢的点蚀倾向。
304不锈钢在饱和H2S溶液中不具有应力腐蚀开裂敏感性， 而在 NACE 溶液中则具有明显的应力腐蚀敏感性。 不锈钢中的晶界、位错、孪晶和夹杂物( 如氧化物、氮化 物和硅酸盐等) 能捕获氢，并使其在高应力处集中，降低 材料的强度和韧性，造成不锈钢材料发生应力腐蚀开裂。