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金属波纹管的腐蚀问题浅析
南京工业大学波纹管研究中心
李永生
内 容
金属材料腐蚀的基本概念；
金属波纹管腐蚀的类型
引发金属波纹管腐蚀的因素
防护措施
研究金属波纹管腐蚀的重要性
波纹管是一影响形变诱发形变马氏体
形变马氏体的产生，其转变量随着奥氏体形变量的增加而增加,
由于马氏体的腐蚀电位比奥氏体低，故在腐蚀环境中会优先溶解。
不同加工工艺对形变马氏体的影响
波峰
加工方式
液压
胀压
滚压
马氏体含量
(波峰处)



测点位置号
波壳冷挤压成形的影响形变导致表面钝化膜的破裂
波纹管在挤压成形过程中，从波谷到波峰形变不断增大，变形量最大达40 ％。
材料的塑性形变导致不锈钢表面钝化膜破裂，降低了合金元素的腐蚀电位，增加了阳极电流密度
尤其是波峰处材料的应变速率远大于波谷，这也是为什么应力腐蚀的发生在波峰先于波谷的原因。
波壳上的拉应力
1)波壳上的残余应力：成形残余应力、焊接残余应力、装配应力等。
2)波壳上的工作应力：主要包括介质压力（内压或外压）和位移载荷在波纹管中产生的应力。
应力腐蚀过程和拉应力作用
应力腐蚀过程一般可分为三个阶段:
第一阶段为裂纹孕育期。因腐蚀过程的局部化和拉应力作用的结果,使裂纹孕育成核,形成微小凹坑，这一阶段约占总断裂时间的90％。
第二阶段为裂纹扩展期。该期是初始裂纹在腐蚀介质和拉应力的共同作用下扩展,直至发展到临界尺寸所经历的时间。
第三阶段为失稳断裂期。由于拉应力的局部集中,裂纹随应力增大而迅速扩展,在极短时间内发生断裂破坏。
结构设计不尽合理
直管外压旁通平衡型膨胀节先后失效漏水。
工作波纹管与介质接触的表面层有严重的点腐蚀及腐蚀后开裂现象，同时与空气接触的表面层已经发生平面失稳而开裂 。
平衡波纹管与介质接触的表面层虽然有轻微腐蚀，但是整体情况基本完好。
這种波纹管的设计缺陷在于工作波纹管的盲端造成了死角，致使腐蚀介质富集，
直管外压旁通平衡型膨胀节结构简图
工作波纹管的盲端造成了死角
防止或减轻应力腐蚀的措施
1)合理选材
2)固溶处理
3)控制应力
4)改变环境
关于晶间腐蚀
晶间腐蚀是金属在持定的腐蚀介质中沿着金属晶界发生的一种局部腐蚀。
晶间腐蚀机理：贫Cr理论
当奥氏体不锈钢在敏化温度范围内加热，奥氏体中过饱和的C就会迅速地向晶界扩散与铬结合形成Cr C ，Cr的含量明显下降，出现贫铬区，这样，就形成了处于活化态的晶界贫铬区与处于钝态的未贫铬的晶粒区域，建立起一个有很大电位差的活化钝化电池，从而使贫Cr的晶界区域受到侵蚀，发生晶界腐蚀。
关于晶间腐蚀
合金成份的影响：
1)C：奥氏体不锈钢中含C量愈高晶间腐蚀的倾向愈严重。
2)Cr：能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。
3)Ti：生成稳定的TiC化合物，减少C的析出，防止了Cr的贫化。
防止晶间腐蚀的措施：选用超低碳不锈钢、固溶处理。
关于几种耐蚀合金
合 金
Ni Cr Fe Mo C Cu N
性 能
600
-----
抗SCC，耐高温。
625

抗点蚀，SCC，缝隙腐蚀
800
余 ------ ≤ -----
抗SCC，耐高温。
825

抗SCC，晶间腐蚀和一定水平的抗点蚀。
哈氏276

耐湿***等苛刻腐蚀环境
254SMo
18 20 ≤
抗点蚀，SCC
波纹管加速应力腐蚀实验
102小时20分 第一波波峰处裂纹开始扩散，出现细微的周向裂纹；
118小时 第一波波峰裂纹贯穿。
波纹管加速应力腐蚀实验
113小时15分 第四波波峰溶液与空气交界处出现细的周向裂纹
136小时10分 第四波的裂纹贯穿。
波纹管加速应力腐蚀实验
5小时第二波与的第三波出现周向裂纹；
6小时30分 第二波波峰子午向裂