應(yīng)力腐蝕斷裂是金屬暴露于拉應(yīng)力這種特殊環(huán)境時(shí)發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂包括在晶體內(nèi)發(fā)生的穿晶裂紋和沿著晶體晶界發(fā)生的晶界裂紋，后者是以晶界的敏化為前提的，因此從材料的角度考慮防止晶界裂紋的措施與防止晶間腐蝕的一樣，可通過(guò)低碳或添加Ti、Nb等碳化物形成元素解決。到1970年前后這一問(wèn)題大致得到了解決，與此同時(shí)該類斷裂事故也幾乎消失殆盡了。但是對(duì)于前者-穿晶裂紋，尤其從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)防止奧氏體不銹鋼出現(xiàn)該類事故是非常困難的，目前仍處于研究摸索階段。

  不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂事故在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)在國(guó)外有所發(fā)現(xiàn)。在日本，1955年以后全面腐蝕和晶間腐蝕事故相對(duì)減少，但隨著石油化學(xué)工業(yè)等的發(fā)展，由應(yīng)力腐蝕引起的斷裂事故不斷增多。不銹鋼廠商對(duì)1958年到1967年十年間發(fā)生的不銹鋼腐蝕事例進(jìn)行了調(diào)查，圖7.1 示出了不同腐蝕形態(tài)事故發(fā)生件數(shù)統(tǒng)計(jì)。發(fā)現(xiàn)從20世紀(jì)60年代后半期開始，應(yīng)力腐蝕斷裂的比率升為最高，1967年達(dá)到40%。另外根據(jù)其他調(diào)查數(shù)據(jù)的研究結(jié)果得知，從1965年開始的5年時(shí)間內(nèi)，在所調(diào)查的186起奧氏體不銹鋼濕腐蝕事故中，應(yīng)力腐蝕斷裂占到61%。

  根據(jù)腐蝕環(huán)境進(jìn)行分類，可得出如果表7.1所示的結(jié)果。如果將裝置的過(guò)程中介質(zhì)以及加熱冷卻介質(zhì)、保溫劑等與過(guò)程相反側(cè)的介質(zhì)分開，后者占了半數(shù)以上，單純與水相關(guān)的事故比較多。還有，以殘留應(yīng)力為應(yīng)力源的比較多，占80%左右。此外，若將應(yīng)力腐蝕斷裂按照形態(tài)進(jìn)行劃分，可以看出近半數(shù)的穿晶裂紋是與點(diǎn)腐蝕相關(guān)的。通過(guò)對(duì)日本石油化學(xué)工業(yè)快速發(fā)展的1955-1975年的20年間石油化工廠的腐蝕損傷事故的調(diào)查得知，在所調(diào)查的306事故當(dāng)中，42%是由應(yīng)力腐蝕斷裂引起的，這其中的60%又發(fā)生于奧氏體系不銹鋼。

  包含氯化物環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕斷裂對(duì)于各個(gè)化工廠而言都是一個(gè)問(wèn)題。氯離子來(lái)自于原料或者冷卻水中的不純物，其中由后者引起的應(yīng)力腐蝕斷裂是各個(gè)化工廠的共同問(wèn)題，為此通過(guò)事故分析可以明確問(wèn)題發(fā)生的環(huán)境條件。圖7.2是西野等在1970年發(fā)表的，該圖針對(duì)實(shí)際裝置中的18Cr-8Ni系不銹鋼熱交換器以及冷卻管的應(yīng)力腐蝕斷裂情況，表示出了相關(guān)過(guò)程中流體介質(zhì)溫度與冷卻水中氯離子濃度的關(guān)系曲線，該曲線表示非焊接部分發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的下限。但是，焊接部分的氯離子濃度在低于這個(gè)界限曲線時(shí)也有可能發(fā)生斷裂。不過(guò)從沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)50℃以下的斷裂事故，因此一般認(rèn)為低于50℃就不會(huì)發(fā)生奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂。之后，在日本化學(xué)工學(xué)協(xié)會(huì)、腐蝕預(yù)防協(xié)會(huì)以及不銹鋼協(xié)會(huì)的共同分科會(huì)上，針對(duì)當(dāng)時(shí)許多化工廠用來(lái)進(jìn)行水冷卻的755臺(tái)多管式熱交換器，從不同的使用條件來(lái)分析應(yīng)力腐蝕斷裂的發(fā)生情況，并于1979年發(fā)表了分析結(jié)果。圖7.3 表示出了繩索的最高溫度或推測(cè)管壁溫度與冷水中的氯離子濃度的關(guān)系，并表明了不同材質(zhì)的斷裂發(fā)生界限?？梢钥闯?，發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的繩索最高溫度下限為：304系鋼約80℃;316系鋼還要高，約達(dá)110℃.此外由于數(shù)據(jù)比較少，沒(méi)有出現(xiàn)鐵素體系、雙相系的斷裂實(shí)例。不過(guò)如果不采用最高使用溫度而采用推測(cè)管壁溫度，界限溫度就要比50℃低得多，304系鋼和316系鋼的差別也就消失了。另一方面，從熱交換器的不同安置方式（縱向或是橫向）以及水的不同流通方式（管內(nèi)或是管外）來(lái)考慮斷裂發(fā)生的條件，可以得出：若熱交換器管內(nèi)通涼水并橫向安置時(shí)，無(wú)斷裂的條件范圍擴(kuò)大、氣相等氯離子的無(wú)濃縮條件良好等。之后的調(diào)查結(jié)果進(jìn)一步表明：在304系鋼的低溫?cái)嗔旬?dāng)中，晶界斷裂比較多。