应力腐蚀的主要影响因素可以分为以下三种:①. 合金成分及有关的冶金因素;②. 力学因素;③. 环境因素。这三者的组合构成了庞大的合金-环境系统。图1.2表示了产生应力腐蚀的三个基本条件-材料因素、环境因素和力学因素之间的关系,即应力腐蚀是上述三个基本条件的交集。
1. 合金成分及有关的冶金因素
杂质元素对钢的应力腐蚀敏感性影响很大。纯铁或低碳钢中去除碳、氮后,在硝酸盐中均不发生应力腐蚀。纯铁中含氮量达0.43%时,应力腐蚀抗力明显下降。氮对不锈钢有类似的有害作用。在Fe-20Cr-18Ni不锈钢中含氮量大于30×10-6可使氯脆敏感性增加。大多数杂质元素是对合金应力腐蚀开裂抗力有害,因此,提高纯度一般可改善其抗力。
热处理对碳钢的应力腐蚀敏感性影响很大,一般都认为热处理将直接影响到到碳钢的显微组织,最后导致碳钢具有不同的强度水平。对于HE型应力腐蚀而言,回火的温度越低,碳钢对应力腐蚀的敏感性就越大。对阳极溶解型的应力腐蚀开裂而言,钢奥氏体化的温度影响也很大。低碳钢奥氏体化温度越高,应力腐蚀敏感性也越大;冷却速度越慢,则应力腐蚀敏感性越小。
2. 环境因素的影响
在遇水可分解为酸性的氯化物溶液中均可能引起奥氏体不锈钢的应力腐蚀,其影响程度为MgCl2>FeCl3>CaCl2>LiCl>NaCl。奥氏体不锈钢的应力腐蚀多发生在50~300℃范围内,氯化物的浓度上升,应力腐蚀的敏感性增大。大多数金属都是在低于100℃的温度下产生应力腐蚀的,不过金属在开裂前都有一个最小温度,这个温度称为开裂临界温度。高于此值时材料才发生应力腐蚀,低于此值时材料则不发生应力腐蚀。
溶液中的溶解氧对钢的应力腐蚀行为影响也是很大的。例如,在高温高浓度的MgCl2中,不锈钢产生应力腐蚀不一定有氧的存在,而在热水和高温水中,溶解氧对应力腐蚀则起着决定性作用。一般认为,在只含微量氯离子的溶液中,没有溶解氧要使Cr-Ni不锈钢产生应力腐蚀几乎是不可能的。随着介质pH值的减小,H+浓度增加,应力腐蚀发生的概率也会增加。例如,在脱硫工段中,其介质中含有硫化氢、二氧化碳等,溶于水形成碳酸,释出H+,降低环境的pH值,从而增大材料的应力腐蚀敏感性。电位对应力腐蚀裂纹扩展速率的影响也是明显的,在临界电位范围内,裂纹扩展速率迅速加快。
3. 应力的影响
拉应力的方向与晶粒方向之间的关系对合金的应力腐蚀也有很大影响。横向受力比纵向受力苛刻,而纵向受力又比横向受力苛刻。合金构件所受的应力低于临界应力时,发生应力腐蚀的概率就极小。影响应力腐蚀的因素很多,也很复杂,这些因素并不是孤立的存在,而是相互影响,因此如果想要采取有效措施减缓或抑制应力腐蚀,确保化工设备、管道和海洋设施等安全正常运行,就要对应力腐蚀机理进行深入的了解。