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GB／T 40339-2021 金属和合金的腐蚀 服役中检出的应力腐蚀裂纹的重要性评估导则.pdf简介：
GB/T 40339-2021《金属和合金的腐蚀 服役中检出的应力腐蚀裂纹的重要性评估导则》是中国的一项国家标准，它主要针对在金属和合金在服役过程中，如果检测出应力腐蚀裂纹（SCC，Stress Corrosion Cracking）的情况，提供了一套评估其重要性的指导性方法。应力腐蚀裂纹是一种在特定腐蚀环境和受拉应力作用下，金属材料发生的裂纹扩展现象，对结构安全有重大影响。
该导则的重要性评估主要考虑以下几个方面：
1. 材料类型：不同材料对特定腐蚀环境的敏感性不同，评估时需要考虑材料的性质和历史数据。
2. 裂纹位置和大小：裂纹在结构中的位置、长度、深度和扩展速度会影响其潜在的危害。
3. 腐蚀环境：评估环境因素，如温度、湿度、化学物质的存在和浓度等，这些都可能加剧应力腐蚀裂纹的发展。
4. 应力状态：结构的工作应力和循环次数，以及应力集中程度，都会影响裂纹的产生和发展。
5. 安全要求：根据具体行业和法规，对于关键设备或结构，对应力腐蚀裂纹的容忍度可能更低，因此评估时需要严格遵守。
该标准的目的是为了帮助用户更好地理解应力腐蚀裂纹的风险，并采取相应的预防和修复措施，以确保金属和合金结构的安全运行。
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金属和合金的腐蚀服役中检出的
本文件为设备服役中检出应力腐蚀裂纹且对结构完整性影响进行评估时，提供适当的步骤导则。 在认识到失效后果的情况下，宜使用恰当的基于风险管理的方法进行这种评估。本文件只是导则， 对具体应用不做详解
在设备定期检查计划期间检出裂纹时，大多数情况下将会在较短的时间内启动修复，移除该部件或 者去除受损部分并重新焊接。然而有时修复的机会受限，需要保持体系正常运行至下一次停机以减少 生产损失，在有些应用场合中，只要做好预测裂纹演变、确定检查间隔以及评估失效可能性的工作方案， 也可考虑允许裂纹存在。这种评估可与失效结果评估相结合，形成基于风险的检查方法。与裂纹短期 或长期共存要面临的挑战是确定裂纹何时开始，建立其与服役条件包括瞬态的关系（即评估裂纹是否会 持续扩展或仅仅是对服役条件特殊波动的一点响应），评价力学驱动力，表征裂纹起源和扩展所涉及的 材料状态，评估实验室数据库，并使用断裂力学或其他概念将其转换成可认知的服役运行条件。 当有爆炸性或灾难性失效的风险时，也可能需要进行破前漏（leakbeforebreak，LBB)评估。但是 在实践中，通常是出于运行可靠性的原因，对应力腐蚀进行检查和修复。 本文件的目的是为开发一种包含有裂纹扩展速率控制措施指南的损伤评估技术提供导则
TCECS 763-2020 住宅建筑工程品质量化评估标准.pdf4裂纹性质和起源的表征
首先是对裂纹进行一个完整的物理评估，确定其形状和尺寸，应当注意缺陷尺寸评估的不确定度， 因为这些数值要用于有限元/断裂力学分析。这宜包括对裂纹位置及其与局部应力集中、焊接点、缝隙 如紧固件和法兰盘部位)的相关性、以及裂纹路径细节的评估。如果显示出不止一条裂纹，宜注意裂纹 密度、裂纹之间的间隔和裂纹未来可能的连接。此外，宜对表面状态做均匀腐蚀或点蚀损伤方面的
服役状况和系统历史的确定
安注息， 会导致应力高于设计值。这使得截面发生 变化的地方的应力高于设计者预想值。 例如1975年Ferrybridge的低压涡轮轴发生失效的原因是机加 工不良而导致中心轴应力消除槽的半径小于设计值 如果加工标记未磨掉，会产生其他间题，造成局部应力升高和局部腐蚀位置增加
可采用多种方法原位表征服役中的残余应力，其中X射线衍射法（XRD）使用最普遍，然而其采样 的材料厚度小于10um，因此粗糙表面会造成误导性结果。对于一些相对好安装的组件也可使用原位 中子衍射法，但成本很高。可通过逐遂层钻孔法获得残余应力的深度变化数值，但它具有破坏性，尽管只 是局部也需要修复。可移动部件有更多的测评空间，XRD和电化学抛光也能进行残余应力的深度剖 析。对残余应力深度分布的非破坏性析需要将部件放到同步加速器辐射源所在的地方，这意味着只 限于可拆卸部件。在无法测量时，根据位置或许可认为母材或焊接金属的残余应力数值是在有效屈服 应力水平（考虑多轴应力状态）。然而该屈服应力需要根据材料的加工硬化程度和可能的局部变形程度 来仔细评估。对于关键应用，可能需要采用实物用X射线衍射法评估残余应力和冷加工。焊后热 处理会释放残余应力，但并不总是能完全或充分地释放。管道或容器的液压试验也能释放残余应力，且 与施加的压力成比例。由于应力腐蚀裂纹扩展速率在第二阶段与应力强度因子（K)无关，或受K值影 响很小（见第7章），所以在大于Kiscc（Kscc：I型裂纹的应力腐蚀破裂临界应力强度因子）的情况下分 所时，表征残余应力上可以有些自由度，但是要意识到在计算失稳断裂的临界裂纹尺寸时就会存在不确 定度
迪带迪过拥定取人主拉伸应力方可， 实上这种处理方式肯定过于简化，该领域仍需进一步研究。独立研究表明不宜忽视双轴或三轴应力 状态。
5.1.4瞬态（如热瞬变）
5.1.5腐蚀产物楔入
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由于普通结构用金属其氧化物的体积明显大于金属本身，所以不能忽略腐蚀产物在缝隙或正在扩 展裂纹中楔人可能引起的附加载荷。实际上，仅被认识到几种重要的情况通常出现在发生显著缝隙腐 蚀的地方。
查中的一个重要障碍是 观还
5.2.2偏离正常运行条件
冷凝器泄漏、离子交换失效、化学清洗的残留物、冷却水失效（导致温度升高）、氧气进人等的几率都 需要客观地评估，在这方面工厂运行者存在的侥幸心理会严重阻碍寻求实际解决方案。宜仔细检查操 作记录来评价发生偏离的程度。 担心温度的瞬时升高或服役环境的变化，在于其可将系统状态移到能激活应力腐蚀破裂（SCC)的 区域，否则无需担心。因此，在评估裂纹的重要性时，宜检查相关材料在环境中的暴露史，并且评估有多 少数据可用于预测偏离之后恢复到正常温度或化学条件下裂纹扩展的可能性及扩展速率。通常这些数 据是有限的。
容液浓缩过程局部环境的发展（缝隙形成、隐
宜注意缝隙的存在，因为它会引起局部溶液化学变化并导致腐蚀。这些可能是裂纹的先兆，在评估 实验室数据或在模拟服役环境中进行测试时需要给予考虑。传热条件下由隐藏返出/发造成的浓缩 过程可能比离子迁移的情况严重。可通过运行温度及局部过热情况下的杂质溶解度来估计理论上的浓 度极限。溶质将浓缩直到沸点提高为止、在局部过热和系统压力下沸腾不再发生为止，或者若有预先干 须的话直到溶解度极限为止。在上述最后一种情况下，在蒸汽覆盖下，将形成一个薄的、非常浓缩的液 体层（从应力腐蚀的角度来看.这不一定能更好）
腐蚀监测是评价服役环境侵蚀性的重要手段，在水化学瞬变或污染造成的运行条件波动时尤其 如果能证实这些瞬变可能导致应力腐蚀裂纹萌生和扩展，那么可根据损伤性周期的次数而不是 暴露时间，来建立一个更好的基础用于预测。这也可用来根据第一瞬变开始时或当涂层等其他 系统失效时，确定初始损伤发生的基准
注：首先确保实际上的相关材料与设计阶段的规定相符。有很多因素会最终影响材料的服役表现。
在制造期间或表面加工/打磨时，会在材料中引入冷加工。在很多实验室测试中，通常将试样湿 良好的表面光洁度，典型情况是Ra数值小于1um，主要目的是保证数据的可重复性且避免表面
GB/T40339—2021/IS021601:2013
加工的任何影响。在服役状态，材料常常受到过相当粗糙的打磨（或者供应的材料就带有冷加工残留）。 控制不良（粗滥）的机械加工能导致表面过热，相应地就可能存在显著的表面应力、变形层、硬度的增加， 如果合金是亚稳态或热过程诱导的亚稳态，还可能有显微组织变化（例如贝氏体和未回火马氏体）。高 位错密度和相关的短程扩散路径可以促进某些类型的应力腐蚀。因此，不注意这些细节就可能无法根 居实验室测试来可靠地预测服役中的破裂， 预测的不确定性在于一旦裂纹在此层（有残余应力和变形梯度）中萌生并扩展出冷加工区后，将在 多大程度上继续扩展。虽然观察到有些服役场合中裂纹不扩展的情况，但也有证据表明如果冷加工深 度足够大，那么裂纹会持续扩展。一个关键方面是残余应力梯度，如果其从表面向内急剧下降，那么裂 文即使萌生后也会由于应力与裂纹尺寸的组合不足以达到持续扩展所需的应力强度因子临界值 （见7.1)而停止扩展。如果应力梯度比较平缓，则可确保裂纹持续扩展。问题是冷加工程度和深度可 能不是直接原位表征出来的，而是来自材料加工过程的经验推断
假设射线检测评估已经确保焊接部位没有重要的物理缺陷，那么焊接段的裂纹扩展情况主要与残 余应力、硬度、局部显微组织和/或微观化学变化有关，尽管接头几何形状可能对力学驱动力和局部环境 化学有影响。 要关心实际情况可能会与焊接工艺评定情况有偏差，这涉及焊接件显微组织和微观化学变化及对 应力腐蚀破裂的影响，比如热输人太高和焊料不足可能导致在晶界或在析出粒子、拉长并聚集的夹杂物 和局部硬斑点处发生敏化。这些特性不易进行原位测量。原则上电化学动电位再活化法（EPR)可检测 致化，这取决于能否在部件上完成。可拆卸部件上可做金相检测，同样涡流和巴克豪森噪声能检测硬斑 点但二者都需要表面抛光.最适合于可拆卸部件
6.3.1时效（热老化）
辐照损伤可导致显著的硬化，可产生与上述时效（热老化)类似的效应。在经受中子辐照剂量高过 每个原子一个位移的奥氏体不锈钢中观察到的另一个效应是晶界成分发生显著变化，原因是晶格缺陷 王移到晶界（以及位错和自由表面)处而淹没。常见奥氏体不锈钢中发生的最显著结果是晶界处宽度约 为10nm极窄带中的铬浓度下降，这导致在氧化性的高温水中发生沿晶应力腐蚀破裂（ISCC）。有时称 之为辐照敏化，但是它并没有热致敏化那样的晶界碳化物
显微组织相对于主应力的取向能影响应力腐蚀破裂行为。例如在铝合金上所观察到的，在有拉
7Kis与裂纹扩展速率的预测
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有横向之间性能有显著差异的情况下，这是一个典
果并非关键，则在许多情况下通过进一步监测所检测到的裂纹获得最相关的裂纹扩展数据。这也有作为实验 室预测基准的价值。最常用的方法是表征材料的Ksc值并且判断裂纹是否超过该临界值的限制， 7.1KisCC 显然，如果检测到的裂纹被视为应力腐蚀裂纹，那么其已经超过了某临界值。然而该数值可能是线 弹性断裂力学（LEFM)并不适用的平整表面、腐蚀坑或浅缺陷处萌生裂纹的临界值（见图1）。在这些 情况下，最好认为KISCc是随后的裂纹持续扩展（或裂纹停止扩展）的临界值
JTG2232-2019 公路隧道抗震设计规范及条文说明图1应力腐蚀破裂的双参数处理法示意图
KIsCc概念很重要，其数值对环境条件、温度和载荷特性敏感。因此，一种条件下获得的数据不宜转 用于另一种条件。 KIsCc不宜视为材料的固有特性，因为其敏感地取决于环境和载荷条件，用于服役时宜考虑这些条 件。此外，暴露于环境的材料可能存在某些实验室短期测试反映不出的长期性变化。其定义表示低于 亥值时就没有持续的裂纹扩展，或裂纹扩展要停止，这就涉及裂纹尺寸测量方法的分辨率和实验者的 时心。 长裂纹的行为通常如图2所示，这里给出疲劳裂纹典型行为的比较
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b）应力腐蚀裂纹扩展
GB∕T 5483-1996 石膏和硬石膏图2疲劳a)和应力腐蚀破裂b)的典型裂纹扩展行为示意图
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当存在明显的循环载荷分量时，K1sCc的概念变得不宜直接使用。图4给出示范。尽管图中有 Kisc门槛值，但不宜与静载荷门槛值混淆，因为其是循环加载参数的特例