失效之腐蚀失效

易产生应力腐蚀开裂的金属材料与环境的组合

氢损伤指的是金属材料在含有氢或与氢相互作用而导致力学性能变坏的现象，按照氢损伤发生的温度条件可以分为氢脆与氢腐蚀；按照氢损伤是否可以通过消氢处理恢复材料原来的力学性能分为可逆与不可逆氢损伤。

（1）氢脆：包括氢压裂纹(钢中白点、H2S诱发裂纹、焊接冷裂纹和充氢或酸洗裂纹）和氢致相变导致的氢脆。很多金属能形成稳定的氢化物，氢化物是一种脆性中间相， 一旦有氢化物析出，材料的塑性和韧性就会下降，即氢化物析出导致材料变脆。氢致马氏体相变是一种氢致相变引起的氢脆。

（2）氢致滞后断裂：在恒载荷(或恒位移)条件下，原子氢通过应力诱导扩散富集到临界值后就引起氢致裂纹的形核、扩展，从而导致低应力断裂的现象称为氢致滞后断裂。所谓滞后是指氢扩散富集到临界值需要经过一段时间，故加载后要经过一定时间后氢致裂纹才会形核和扩展。如把原子氢除去后，就不会发生滞后断裂，故它也是可逆的。

（3）氢腐蚀：实质上是氢致化学变化导致的氢脆。在高温高压下氢进入钢中后与碳化物反应生成的CH4不能从钢中扩散出来，就在晶界夹杂物处形成气泡，并有很大压力。随着CH4的不断形成，气泡不断长大，当气泡中CH4的压力大于材料在该温度下的强度时就会使气泡转化成裂纹，环境中H2的压力越高、温度越高，则CH4气泡中的压力就越大，当CH4气泡中的压力等于材料的断裂强度时就会导致微裂纹形核。与此同时，生成CH4的反应使钢形成脱碳，降低了钢的强度。

在交变应力和腐蚀介质同时作用下，金属的疲劳强度或疲劳寿命比无腐蚀作用时有所降低，这种现象叫做腐蚀疲劳。这里所谓"无腐蚀作用"，一般是指在空气中金属的疲劳行为。

冲刷腐蚀又称磨损腐蚀和磨耗腐蚀，是指溶液与材料以较高速度作相对运动时，冲刷和腐蚀共同引起的材料表面损伤现象。这种损伤要比冲刷或腐蚀单独存在时所造成的损伤的加和大得多，这是因为冲刷与腐蚀互相促进的缘故。

广义的冲刷腐蚀包括湍流腐蚀(又名冲击腐蚀)、空蚀、摩振腐蚀(又称微动磨损和微动腐蚀)等。

在冲刷腐蚀中，特别把主要由于金属构件几何形状变化而使较高流速溶液产生湍流造成的金属表面破坏叫做湍流腐蚀，又叫做冲击腐蚀。例如溶液流经管道弯头或涡轮机涡壳和叶片时，都能产生湍流腐蚀。

空泡腐蚀即空蚀，空蚀破坏在金属表面下产生了加工硬化层，空蚀点附近可产生裂纹。在空蚀破坏的性质方面，机械冲击作用比电化学作用要大。空泡腐蚀属于冲击腐蚀的特殊形式。

化学成分分析包括对失效构件金属材料化学成分、环境介质及反应物、生成物、痕迹物等的化学成分的分析。

力学性能包括包括构件金属材料的强度指标、塑性指标和韧性指标σb、σs、σn、σD、δ、ψ、Akv、KIC、δC及硬度等；

采用物理的方法，在不改变材料或构件的性能和形状的条件，迅速而可靠地确定构件表面或内部裂纹和其他缺陷的大小、数量和位置。金属构件表面裂纹及缺陷常用渗透法及电磁法检测；内部缺陷则多用射线检测和超声检测，如探测裂纹等情况。

组织结构分析包括金属材料表面和心部的金相组织或缺陷。常用金相法分析金属的显微组织是否正常，是否存在晶粒粗大、脱碳、过热、偏析等缺陷；夹杂物的类型、大小、数量及分布；晶界上有无析出物，裂纹的数量、分布及其附近组织有无异常，是否存在氧化或腐蚀产物等。

构件残余应力的测定是在无外加载荷的作用下进行测定，目前多用X射线应力测定法。

断口保护主要是防止机械损伤或化学损伤。

对于机械损伤的防止，应当在断裂事故发生后马上把断口保护起来。在搬运时将断口保护好，在有些情况下还用衬垫材料，尽量使断口表面不要相互摩擦和碰撞。有时断口上可能沾上一些油污或脏物，千万不可用硬刷干刷断口，并避免用手指直接接触断口。

对于化学损伤的防止，主要是防止来自空气和水或其他化学药品对断口的腐蚀。一般可采用涂层的方法，即在断口上涂防腐物质，原则是涂层物质不使断口受腐蚀及易于被完全清洗掉。

清洗的目的是为了除去保护用的涂层和断口上的腐蚀产物及外来沾污物如灰尘等。常用以下几种方法：

① 用干燥压缩空气吹断口，这可以清除粘附在上面的灰尘以及其他外来赃物，用柔软的毛刷轻轻擦断口，有利于把灰尘清除干净。

② 对断口上的油污或有机涂层，可以用汽油、石油醚、苯、丙酮等有机溶剂进行清除，清除干净后用无水酒精清洗后吹干。

③ 超声波清洗能相当有效地清除断口表面的沉淀物，且不损坏断口。

④ 应用乙酸纤维膜复型剥离。通常对于粘在断口上的灰尘和和疏松的氧化腐蚀产物可采用这种方法，就是用乙酸纤维脂反复覆在断口上2~5次，可以剥离断口上的脏物。该方法操作简单，既可去掉断口上的油污，对断口又无损伤，故对一般断口建议用此法清洗。

⑤ 使用化学或电化学方法清洗。这种方法主要用于清洗断口表面的腐蚀产物或氧化层，但可能破坏断口上的一些细节，所以使用时必须十分小心。一般只有在其他方法不能清洗掉的情况下经备用试样试用后才使用。