腐蚀疲劳（腐蚀疲劳裂纹）

金属腐蚀原理

金属受到周围介质的破坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀是最常见的腐蚀形式。在腐蚀过程中，金属界面发生化学或电化学多相反应，使金属进入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属部件的几何形状，增加部件间的磨损，恶化电学、光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至引发火灾、爆炸等灾难性事故。金属腐蚀是很常见的。如生锈的铁制品(Fe2O3 xH2O)、铝制品表面的白点(Al2O3)、铜制品表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]、银器表面发黑(Ag2S、Ag2O)等。都属于金属腐蚀，其中用量最大的3354铁制品的腐蚀最为常见。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成离子，金属发生氧化反应。金属腐蚀过程中发生的化学变化，从根本上说是简单金属物质氧化形成化合物。金属腐蚀的方式这种腐蚀过程一般通过两种方式进行：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀：金属表面与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。金属的电化学腐蚀：金属材料(合金或不纯金属)与电解质溶液接触时电极反应引起的腐蚀。生物腐蚀也是金属腐蚀的一种方式。分类及特点1.1点蚀又称点状腐蚀和针孔腐蚀。麻点有大有小。一般来说，点蚀的深度远大于其直径。点蚀经常发生在表面有钝化膜或保护膜的金属上。1.2缝隙腐蚀在电解液中，金属与金属之间或金属与非金属表面之间形成一个狭窄的缝隙，缝隙中相关物质的运动受阻，形成浓差电池，产生局部腐蚀，称为缝隙腐蚀。腐蚀经常发生在设备的法兰连接处，即垫圈、衬垫、绕组与金属重叠的地方。它可以发生在不同的金属和不同的腐蚀介质中，从而对生产设备的正常运行造成严重障碍，甚至造成损坏事故。对于钛及钛合金来说，缝隙腐蚀是最重要的腐蚀现象。介质中，氧浓度增加，缝隙腐蚀量增加；随着PH值的降低，阳极溶解速度加快，缝隙腐蚀量也增加。缝隙腐蚀的敏感性随着活性阴离子浓度的增加而增加。但某些含氧阴离子的增加会降低缝隙腐蚀量。1.3应力腐蚀材料在特定腐蚀介质中和在静态拉伸应力(包括外载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等引起的残余应力)下的脆性开裂。腐蚀产物的楔入应力等。)称为应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂是第一次在金属的腐蚀敏感部位形成微小裂纹。在石油和化学工业中，应力开裂占腐蚀失效类型的比例最高，达到50%。1.4腐蚀疲劳是腐蚀介质和循环应力共同作用的结果。这种由腐蚀介质引起的抗腐蚀疲劳性能的下降称为腐蚀疲劳。疲劳破坏的应力值低于屈服点，只有在某一临界循环应力值(疲劳极限或疲劳寿命)以上才会发生疲劳破坏。然而，腐蚀疲劳可能在很低的应力条件下断裂，因此是非常危险的。影响材料腐蚀疲劳的主要因素有应力交变速度、介质温度、介质成分、材料尺寸、加工和热处理等。提高载荷循环速度、降低介质的PH值或提高介质的温度都会降低腐蚀疲劳强度。

材料表面损伤或低粗糙度引起的应力集中会降低疲劳极限，也会降低疲劳强度。1.5晶间腐蚀晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿材料的晶界腐蚀，导致晶粒间结合力丧失的一种局部腐蚀现象。有时，被腐蚀的设备或零件从外表看仍完好无损，光亮如初，但由于晶粒间结合力的破坏，材料几乎失去了强度。严重时会失去金属声，轻敲会变成粉末。据统计，在石油化工设备的腐蚀失效事故中，晶间腐蚀约占4% ~ 9%，主要发生在用轧制材料焊接的容器和换热器中。一般认为晶界合金元素的稀释导致晶间腐蚀。通过提高材料纯度，去除碳、氮、磷、硅等有害微量元素，或添加少量稳定元素(钛、铌)控制晶界析出碳化物，采用合适的热处理制度和加工工艺，可以防止晶间腐蚀。1.6均匀腐蚀是指以几乎相同的速度在与环境接触的整个金属表面上发生的腐蚀。应用耐腐蚀材料时，应以均匀耐腐蚀为主要依据，特殊情况下还应考虑一些局部耐腐蚀。1.7冲蚀-腐蚀磨损和腐蚀共同作用引起的材料损伤过程称为磨损腐蚀。腐蚀可发生在高速流动的流体管道、泵和输送悬浮摩擦颗粒的管道等。一些过流部件，如高压泄压阀的阀盘(头)和阀座、离心泵的叶轮、风机的叶片等。在这些部位具有较高的腐蚀介质相对流速，使得钝化耐腐蚀金属材料表面的钝化膜因过度的机械侵蚀而难以恢复，腐蚀速率会明显加剧。如果腐蚀介质中有固体颗粒，磨损和腐蚀会大大加剧。1.8氢脆金属在腐蚀介质中，金属的腐蚀反应析出的氢和制造过程中吸收的氢是金属氢的主要来源。金属的表面状态对吸氢有明显的影响。研究表明，钛的磨削表面吸氢最多，原始表面次之，而真空退火和酸洗表面最难吸氢。在大气中对钛进行氧化处理，可以有效防止吸氢。

地质刻槽钻杆的腐蚀疲劳断裂与应力腐蚀断裂的主要区别是什么？

首先 我们可以看两者的定义应力腐蚀断裂定义：应力腐蚀断裂是指由应力腐蚀裂纹的扩展而引起的断裂。腐蚀疲劳断裂定义：金属零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下导致的断裂称为腐蚀疲劳断裂。由此我们可以看出应力腐蚀断裂是应力腐蚀断裂的扩展引起的，而腐蚀疲劳断裂则是交变应力和腐蚀介质共同作用的结果。简单讲就是：应力腐蚀断裂是先断裂，再腐蚀。腐蚀疲劳断裂先腐蚀、再断裂。然后 两者的表现形式也是不一样的。应力腐蚀断裂的表现为在缺陷的地方首先孕育发生，然后沿与拉应力垂直的方向，裂纹呈现树枝状，主裂纹粗宽，与主应力垂直。腐蚀疲劳断裂的表现则完全不同，它先是腐蚀介质的作用下形成一层覆盖层，在交变应力作用下覆盖层破裂，局部发生化学浸蚀形成腐蚀坑，交变应力作用下产生应力集中进而形成裂纹。由此看出，两者还是有本质的区别的。