壓力容器的腐蝕破裂是指容器殼體由于受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕而產(chǎn)生的一種破裂形式。壓力容器的腐蝕破裂從金屬的破壞現(xiàn)象進行劃分,有均勻腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕。應(yīng)力腐蝕造成金屬的斷裂可以分為三個特征性的階段。孕育階段、腐蝕裂紋擴展階段和最終破壞階段。
1、孕育階段
這一階段由于腐蝕過程的集中和拉伸應(yīng)力的集中的共同作用,金屬表面逐漸形成一些最初的腐蝕—機械性裂紋。金屬表面的應(yīng)力集中可以由不均勻的內(nèi)應(yīng)力、金屬表面缺陷(擦傷、加工紋路、裂紋、夾層等)和存在結(jié)構(gòu)形狀的不連續(xù)所引起。如果局部集中的應(yīng)力在開始時還不足以形成裂紋,則這一階段就延長下去,直到金屬的個別部位受到局部腐蝕,形成薄弱區(qū)域,并在此區(qū)域內(nèi)局部應(yīng)力增長到能產(chǎn)生最初的腐蝕—機械裂紋為止。例如在腐蝕小孔上的局部應(yīng)力可以隨著電化學(xué)過程的進一步發(fā)展,使圓形小孔蛻變?yōu)楦g裂紋。因為小孔中受應(yīng)力最大的區(qū)域是腐蝕電池的陽極,所以首先遭到電化學(xué)破壞。
2、腐蝕裂紋擴展階段
這一階段是最初的腐蝕—機械性裂紋在腐蝕性介質(zhì)的電化學(xué)作用和金屬內(nèi)的主要拉伸應(yīng)力的共同作用下,進一步擴展的過程。裂紋擴展的總的方向一般都是和主拉伸應(yīng)力方向相垂直。由于裂紋尖端存在高度集中的局部應(yīng)力,而且腐蝕電池又是大面積的陰極(裂紋的側(cè)表面)與小面積的陽極(裂紋尖端部分)的組合,因而裂紋擴展速率很高,它每小時的速率可以達(dá)到毫米數(shù)量級甚至厘米數(shù)量級。
3、最終破壞階段
隨著裂紋的進一步擴展,其中的一條裂紋會由于拉應(yīng)力越來越大,而比其它的裂紋更快地成長,并且到最后會排斥別的裂紋的擴展而把主要拉伸應(yīng)力都轉(zhuǎn)移到這首要的裂紋中來,結(jié)果導(dǎo)致構(gòu)件的斷裂。在這一階段中,斷裂是在機械因素起主要作用的情況下進行的,而且越是后期,機械因素所起的作用也越大。