應(yīng)力腐蝕

多年來，我國基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，更加成熟的新技術(shù)不斷應(yīng)用于新的建設(shè)項(xiàng)目中。為增加構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，預(yù)應(yīng)力鋼絲、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼棒等預(yù)應(yīng)力鋼材被廣泛用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，起到調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的作用。

但隨著時(shí)間的推移，由于預(yù)應(yīng)力筋遭受腐蝕破壞導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件耐久性失效的事故偶有發(fā)生，且很大一部分呈現(xiàn)無任何征兆的脆性破壞，給相關(guān)方造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了找出其中原因，以便采取積極的應(yīng)對及防范措施，通過對不同事故進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕在其中扮演著非常重要的角色。

應(yīng)力腐蝕是指材料、機(jī)械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象，一般認(rèn)為有陽極溶解和氫致開裂兩種。應(yīng)力腐蝕一般均穿過晶粒，即所謂穿晶腐蝕，是由殘余或外加應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變和腐蝕聯(lián)合作用產(chǎn)生的材料破壞過程。

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發(fā)生機(jī)理

常見應(yīng)力腐蝕的機(jī)理是：零件或構(gòu)件在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)作用下，表面的氧化膜被腐蝕而受到破壞，破壞的表面和未破壞的表面分別形成陽極和陰極，陽極處的金屬成為離子而被溶解，產(chǎn)生電流流向陰極。由于陽極面積比陰極的小得多，陽極的電流密度很大，進(jìn)一步腐蝕已破壞的表面。加上拉應(yīng)力的作用，破壞處逐漸形成裂紋，裂紋隨時(shí)間逐漸擴(kuò)展直到斷裂。這種裂紋不僅可以沿著金屬晶粒邊界發(fā)展，而且還能穿過晶粒發(fā)展。

條件因素

應(yīng)力腐蝕形成一般主要有以下三大因素：
1、一定拉應(yīng)力的存在；
2、金屬本身對應(yīng)力腐蝕的敏感性；
3、處于應(yīng)力腐蝕環(huán)境之中（包含溫度、腐蝕性介質(zhì)等）。
此外，還會有一些其他方面的因素，多種因素共同促成應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

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破壞特征

應(yīng)力腐蝕裂紋首先產(chǎn)生在與腐蝕介質(zhì)接觸的金屬表面，然后會由表面逐漸向內(nèi)部延伸。應(yīng)力腐蝕裂紋首先產(chǎn)生在與腐蝕介質(zhì)接觸的金屬表面，然后會由表面逐漸向內(nèi)部延伸，但并不會導(dǎo)致明顯的塑性變形。應(yīng)力腐蝕裂紋走向與所受拉應(yīng)力垂直，從表面看呈直線狀、樹枝狀及放射狀等多種形態(tài)，而深入金屬內(nèi)部的應(yīng)力腐蝕裂紋成干枯的樹根狀，裂紋斷口為典型的脆性斷口。

應(yīng)力腐蝕具有非常大的危害性。金屬材料在特定的腐蝕環(huán)境中，應(yīng)力水平越高，破裂時(shí)間就越短，由應(yīng)力腐蝕引起的斷裂會在沒有明顯宏觀變形，也沒有任何征兆的情況下發(fā)生，其破壞具有突發(fā)性。不僅如此，應(yīng)力腐蝕還往往深入到金屬內(nèi)部，一旦有應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，很難修復(fù)，甚至?xí)?dǎo)致工程整體結(jié)構(gòu)遭受致命的破壞。

應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力鋼材在使用時(shí)的應(yīng)力腐蝕情況，GB/T 21839-2019《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗(yàn)方法》中規(guī)定，采用硫氰酸鹽溶液對預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，用來測定試樣在一恒定拉力情況下，浸在給定的恒定溫度的硫氰酸鹽溶液中直至斷裂時(shí)所用的時(shí)間。

試驗(yàn)時(shí)，有溶液A和溶液B兩種規(guī)定溶液可供選擇，兩種溶液分別為高濃度和低濃度的硫氰酸鹽溶液。但需要注意的是，兩種溶液給出的結(jié)果沒有互比性，具體選用哪種溶液，需要依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來確定。

具體過程中，將根據(jù)方法要求制備好的試樣從容器中穿過，放到機(jī)架中對試樣進(jìn)行加載，并按規(guī)定進(jìn)行記錄和力值確認(rèn)。試驗(yàn)中應(yīng)保證試驗(yàn)溶液的溫度符合要求，并在加載完成后及時(shí)密封容器，當(dāng)發(fā)生斷裂（鋼絞線為鋼絲斷裂）或達(dá)到規(guī)定時(shí)間，試驗(yàn)即完成，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算最終結(jié)果。但是，如果試樣的斷裂是發(fā)生在測試長度以外，試驗(yàn)判定無效。

注意事項(xiàng)

1、加載作用力前設(shè)備保護(hù)罩一定要安裝，避免誤操作試樣飛出傷人；
2、試驗(yàn)用溶液屬于危廢品，應(yīng)統(tǒng)一收集統(tǒng)一處理，禁止隨意傾倒；
3、進(jìn)行試驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)穿戴好防護(hù)用品，如乳膠手套，勞保鞋等，做好自身安全防護(hù)；
4、腐蝕樣品應(yīng)盡量避免摩擦損傷，如有明顯損傷，應(yīng)確認(rèn)是否試驗(yàn)；
5、為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，硫氰酸鹽溶液應(yīng)攪拌均勻后再使用。