应力腐蚀检测

2025-04-01 微析研究院 金属腐蚀性能检测

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应力腐蚀检测是评估金属材料在特定腐蚀环境和拉应力共同作用下发生脆性断裂倾向的关键测试项目。该检测模拟实际工况中材料承受的应力与腐蚀介质（如Cl⁻、H₂S等）的协同作用，通过加速实验分析材料的抗应力腐蚀开裂（SCC）能力，广泛应用于航空航天、石油化工、核电等领域。检测方法包括恒载荷试验、慢应变速率试验（SSRT）等，依据ASTM、ISO、GB等标准体系，为材料选型、工艺优化及设备寿命预测提供数据支持。

应力腐蚀检测项目介绍

应力腐蚀检测通过模拟材料在腐蚀介质与机械应力共同作用下的失效过程，评估材料在特定环境中的抗开裂性能。

重点关注材料在Cl⁻、H₂S、高温高压水等敏感介质中的应力腐蚀敏感性，量化临界应力强度因子（KISCC）等关键参数。

为工程结构设计、防腐措施制定及设备延寿提供科学依据，尤其适用于焊接件、冷加工件等存在残余应力的部件。

应力腐蚀检测项目种类

恒载荷试验：通过恒定载荷下观察裂纹萌生时间，测定门槛应力值（σth）

恒变形试验：采用U型弯曲、C环试样评估应力腐蚀敏感性

慢应变速率试验（SSRT）：以10⁻⁶~10⁻⁷ s⁻¹应变速率测定断裂时间与断口特征

预裂纹试样测试：通过WOL/DCB试样测定应力腐蚀裂纹扩展速率（da/dt）

应力腐蚀检测所需样品

标准拉伸试样：直径6mm/厚度1mm，标距段需保留原始表面状态

U型弯曲试样：宽度10mm，弯曲半径与厚度比≤3:1

预裂纹试样：CT/WOL型，裂纹长度符合ASTM E399要求

焊接试样：包含焊缝/热影响区，尺寸≥50×20×5mm

应力腐蚀检测方法步骤

1、试样制备：按标准加工并测量初始尺寸，预裂纹试样需预制疲劳裂纹

2、环境配置：搭建高压釜/恒温槽，控制介质浓度、温度、pH值等参数

3、应力加载：通过杠杆系统或伺服电机施加预定应力/应变

4、过程监测：采用声发射、电位监测等技术实时跟踪裂纹萌生

5、结果分析：计算断裂时间、裂纹扩展速率，进行断口SEM/EDS分析

应力腐蚀检测依据标准

1、ASTM G36-94(2018) 沸腾氯化镁溶液应力腐蚀试验

2、ASTM G123-00(2015) 评价不同合金在沸腾酸式盐溶液中的SCC

3、ISO 7539-6:2018 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第6部分：预裂纹试样的应用

4、GB/T 15970.7-2017 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验

5、NACE TM0177-2016 硫化氢环境中金属抗SCC的实验室试验

6、ISO 15156-3:2020 石油天然气工业油汽生产中含H₂S环境用材料第3部分：抗开裂耐蚀合金和其他合金

7、ASTM F2129-19 医疗器械金属材料抗应力腐蚀性能评估

8、GB/T 17898-2017 不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法

9、ISO 6957:2021 铜合金氨熏应力腐蚀试验

10、ASTM G129-00(2013) 慢应变速率试验评价金属在液态金属环境中的SCC

应力腐蚀检测服务周期

常规试验：15-30个工作日（如U型弯曲试验）

长期试验：60-180个工作日（如核级材料高压水环境测试）

加速试验：7-15个工作日（采用电化学加速的SSRT测试）

应力腐蚀检测应用场景

石油化工：炼化装置湿H₂S环境中的碳钢设备检测

海洋工程：海水环境下不锈钢管道的Cl⁻应力腐蚀评估

核电领域：反应堆压力容器钢在高温高压水中的SCC研究

航空航天：铝合金部件在沿海大气环境中的腐蚀控制

医疗器械：骨科植入物钴基合金的生理溶液SCC验证