高性能混凝土的化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀及其微结构演变规律

高性能混凝土的化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀及其微结构演变规律1.本文概述高性能混凝土（HPC）作为一种先进的建筑材料，以其优异的力学性能、耐久性和经济性，在现代土木工程中得到了广泛应用。在恶劣的环境条件下，如化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀等，HPC的性能可能会受到影响，进而影响结构的安全性和使用寿命。本文旨在深入探讨这些环境因素对HPC性能的影响，尤其是微结构演变规律，为HPC在实际工程中的应用提供理论依据和技术指导。本文将综述HPC的基本特性，包括其组成、微观结构和力学性能。接着，将详细讨论化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀这三种环境因素对HPC性能的影响机制。在此基础上，通过实验研究和理论分析，揭示这些因素作用下HPC微结构的演变规律。本文将探讨预防和修复HPC受环境因素影响的方法，以及在实际工程中如何优化HPC的设计和应用，以提高其耐久性和可靠性。本文的研究成果不仅有助于深入理解HPC在恶劣环境条件下的性能退化机制，而且对于指导HPC的工程应用、延长结构使用寿命具有重要的实际意义。2.高性能混凝土的基本特性高性能混凝土（HighPerformanceConcrete,HPC）作为一种先进的建筑与工程材料，其设计与制备旨在超越传统混凝土在强度、耐久性、工作性、韧性和环保性能等方面的限制。本节将重点阐述高性能混凝土所展现出的若干基本特性，这些特性构成了其在复杂工程应用中显著优势的基础。高性能混凝土具有极高的抗压强度和抗拉强度，其设计强度等级通常远高于常规混凝土，可达100MPa甚至更高。这种高强度特性不仅源于精心选择的高质量原材料，如采用高活性矿物掺合料、低水胶比的配合比设计，以及优化的粗细骨料级配，更得益于精细的微观结构。HPC内部含有大量均匀分布的密实CSH凝胶、微细晶粒以及强化的界面过渡区，这些都极大地提升了其抵抗荷载的能力。通过引入纤维增强或采用微裂缝控制技术，HPC的韧性得以显著提高，能够更好地承受复杂应力状态下的变形而不易发生脆性断裂。耐久性是高性能混凝土的核心特性之一，尤其体现在其对化学腐蚀、盐结晶、应力腐蚀等恶劣环境条件的卓越抵抗能力。HPC通过以下方式提升耐久性：化学腐蚀防护：通过选用低碱含量水泥、添加专用防腐剂以及优化混凝土pH值，减少碱硅反应（ASR）等化学侵蚀的风险。同时，增强的微观结构能够有效抑制氯离子渗透，延缓钢筋锈蚀进程。抗盐结晶损伤：HPC具有较低的渗透性，能够显著降低有害离子（如硫酸盐）的扩散速率，从而减小硫酸盐侵蚀或镁盐结晶引起的体积膨胀和内部应力。其丰富的CSH凝胶网络可以吸收部分有害离子，转化为稳定的副产品，避免或减轻盐结晶对混凝土内部结构的破坏。应力腐蚀抗性：HPC良好的微结构有助于分散和缓解内部应力，减少因干湿循环、冻融循环或温差引起的微裂缝扩展。其较高的密实度和适当的弹性模量有助于防止因应力诱发的腐蚀（如氯离子诱导的钢筋锈蚀）。尽管具有高强度与高耐久性，高性能混凝土仍保持良好的和易性，即施工时的工作性。这得益于高效减水剂的应用，使得在保持低水胶比的同时，混凝土仍能获得优异的流动性、可塑性和均匀性，便于浇筑、振捣和成型复杂结构。HPC的早期强度发展较快，有利于缩短模板拆除时间和加快工程进度，而后期强度持续增长，确保3.化学腐蚀对高性能混凝土的影响高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，简称HPC）作为一种具有高强度、高耐久性和良好工作性能的建筑材料，在现代工程建设中得到了广泛应用。HPC在服役过程中不可避免地会受到各种环境因素的侵蚀，其中化学腐蚀是影响其性能和耐久性的主要因素之一。本节将重点探讨化学腐蚀对高性能混凝土的影响，以及其微结构演变规律。化学腐蚀主要分为两大类：酸腐蚀和碱腐蚀。酸腐蚀通常由大气中的酸性气体（如二氧化硫、氮氧化物等）与水蒸气结合形成的酸性溶液引起。这些酸性溶液会与混凝土中的钙氢氧化物（Ca(OH)2）发生反应，生成硫酸钙（石膏）和水化硫铝酸钙等产物，导致混凝土的微观结构破坏。碱腐蚀则主要发生在含有碱性物质的环境中，如海洋环境或使用碱性外加剂的情况下。碱性物质会与混凝土中的硅酸盐反应，生成水化硅酸钙等产物，导致混凝土的微观结构发生变化。化学腐蚀对高性能混凝土的性能产生显著影响。酸腐蚀会导致混凝土的强度和硬度下降，因为生成的石膏等产物具有较小的硬度和较差的粘结性。酸腐蚀还会引起混凝土的开裂和剥落，进一步降低其结构完整性。碱腐蚀则会引起混凝土的体积膨胀，导致内部应力增加，从而产生裂缝和变形。这些裂缝和变形会降低混凝土的力学性能和耐久性。化学腐蚀还会影响高性能混凝土的微结构。在酸腐蚀过程中，混凝土中的钙氢氧化物被消耗，导致孔隙率增加，微裂缝扩展。同时，生成的石膏等产物填充在孔隙中，降低了混凝土的密实性。在碱腐蚀过程中，混凝土中的硅酸盐被消耗，导致水化硅酸钙等产物生成，这些产物具有较大的体积，会引起混凝土的体积膨胀和内部应力的增加，从而产生裂缝和变形。为了减轻化学腐蚀对高性能混凝土的影响，可以采取以下防治措施：优化混凝土的配合比，提高其抗腐蚀能力使用耐腐蚀的外加剂，如硅灰、粉煤灰等，提高混凝土的密实性和耐久性加强混凝土的养护，保证其充分水化，提高其抗腐蚀能力。化学腐蚀对高性能混凝土的影响显著，不仅会降低其力学性能和耐久性，还会影响其微结构。在设计和施工高性能混凝土结构时，应充分考虑化学腐蚀的影响，并采取相应的防治措施，以保证结构的长期稳定性和安全性。4.盐结晶对高性能混凝土的影响盐结晶对高性能混凝土的影响主要源于其引起的一系列物理和化学作用。当混凝土暴露在高盐环境中，如海洋或道路除冰盐的使用，盐分通过毛细作用进入混凝土内部。随着环境湿度的变化，水分蒸发，溶解在其中的盐分析出结晶。这些结晶体，尤其是氯盐和硫酸盐，对混凝土的性能产生显著影响。盐结晶过程中，水分被吸收并进入混凝土孔隙中，导致结晶体体积膨胀。这种体积变化产生内部应力，当应力超过混凝土的承受能力时，会引起微裂缝和孔洞的形成。这些裂缝和孔洞不仅削弱了混凝土的结构完整性，还为更多的盐分渗透提供了通道，形成恶性循环。盐结晶过程中，盐分的化学成分与混凝土中的水化产物反应，尤其是CSH（水化硅酸钙）和钙矾石。氯盐通过破坏CSH凝胶结构，降低混凝土的强度和韧性。硫酸盐则与钙矾石反应生成石膏，导致体积膨胀，加剧混凝土的裂化。这些化学反应导致混凝土的微观结构劣化，进而影响其宏观性能。随着盐结晶作用的持续，混凝土的微观结构发生显著变化。原本致密的CSH凝胶转变为多孔结构，减少了混凝土的密实性和抗渗性。盐结晶引起的裂缝和孔洞增多，进一步破坏了混凝土的整体结构。这种微观结构的演变是混凝土性能退化的直接证据。为减轻盐结晶对高性能混凝土的影响，可以采取多种防护和修复措施。预防措施包括使用耐盐混凝土配方，以及采用防水涂层减少盐分的渗透。一旦损伤发生，修复策略包括去除受影响层，使用专门的修补材料进行修补，以及定期维护以监控和减缓盐结晶的影响。盐结晶对高性能混凝土的影响是多方面的，包括物理损害、化学腐蚀和微观结构的演变。这些影响不仅降低了混凝土的耐久性，还可能导致结构安全风险。理解和应对盐结晶的影响对于确保高性能混凝土结构的长久稳定至关重要。5.应力腐蚀对高性能混凝土的影响应力腐蚀的定义和原理：首先简要介绍应力腐蚀的概念，即在外部应力和腐蚀介质共同作用下，材料发生的脆性断裂现象。高性能混凝土中的应力腐蚀：分析高性能混凝土在何种情况下易受应力腐蚀影响，包括预应力状态、外部环境因素等。应力腐蚀的影响：详细讨论应力腐蚀对高性能混凝土性能的影响，如强度、耐久性和微观结构。微结构演变：分析在应力腐蚀作用下，高性能混凝土微结构的演变规律，包括裂缝发展、孔隙结构变化等。实例分析：提供一些实际工程中应力腐蚀导致高性能混凝土失效的案例，以增强论述的说服力。预防和控制措施：讨论如何通过材料选择、设计优化和施工管理等措施来预防和控制应力腐蚀。未来研究方向：提出针对高性能混凝土应力腐蚀研究的未来方向，如新型材料开发、检测技术改进等。6.高性能混凝土微结构演变规律总结高性能混凝土在化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀作用下的微结构演变规律。此部分内容将深入探讨高性能混凝土在不同腐蚀环境下的微结构变化，以及这些变化如何影响混凝土的长期性能。在撰写时，需要结合最新的研究成果和理论分析，以确保内容的科学性和准确性。7.防护措施与策略施工技术：分析施工技术（如预应力技术）在减少应力集中方面的作用。8.结论本文通过系统的实验研究和理论分析，深入探讨了高性能混凝土在化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀作用下的微结构演变规律。研究结果表明，高性能混凝土的耐久性受到这些因素的显著影响，其微结构的演变对这些破坏机制具有决定性作用。化学腐蚀作用导致高性能混凝土内部的孔隙率增加，钙硅比降低，从而影响了其微观结构的稳定性。通过实验观察到的CSH凝胶分解和碱骨料反应，进一步证实了化学腐蚀对高性能混凝土微结构的破坏作用。盐结晶作用引起的高渗透压力和体积膨胀，导致混凝土内部产生裂缝和孔隙，从而降低了其抗渗性和力学性能。研究发现，盐结晶作用不仅改变了混凝土的孔隙结构，还促进了Cl等有害离子的侵蚀，加剧了混凝土的损伤。应力腐蚀作用加剧了高性能混凝土的微裂纹扩展和界面脱粘，导致其力学性能的显著下降。应力腐蚀与化学腐蚀和盐结晶的耦合作用，进一步加速了高性能混凝土的破坏过程。高性能混凝土的微结构演变规律与其在化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀作用下的耐久性密切相关。本研究为高性能混凝土的耐久性设计和评估提供了科学依据，对于提高混凝土结构的长期稳定性和安全性具有重要意义。未来的研究应进一步探索这些因素之间的相互作用机制，以及在不同环境条件下的影响规律，为高性能混凝土的应用提供更为全面的理论指导。参考资料：高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，HPC）是一种具有高强度、高耐久性和优良的力学性能的混凝土。它在桥梁、高层建筑、核电站等重要工程中得到了广泛的应用。在复杂的环境条件下，高性能混凝土常常会遭受化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀等损伤，这些损伤会影响结构的性能和安全性。本文将介绍高性能混凝土在化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀条件下的劣化和破坏机制，以及微结构的演变规律。高性能混凝土的化学腐蚀主要来自于环境中的酸、碱、盐等物质的侵蚀。硫酸盐腐蚀是最常见的化学腐蚀类型之一。硫酸盐与高性能混凝土中的钙矾石反应，生成膨胀性的产物，导致混凝土开裂和剥落。氯化物也会引起高性能混凝土的腐蚀，它在潮湿环境中与混凝土中的组分发生反应，生成氯离子，导致钢筋锈蚀。化学腐蚀对高性能混凝土的强度和耐久性产生严重影响。高性能混凝土在盐结晶条件下的劣化和破坏主要来自于潮湿环境中的盐结晶压力。当混凝土中的水分蒸发时，盐分会在混凝土中结晶，产生膨胀，导致混凝土开裂和剥落。盐结晶还会引起混凝土中钢筋的锈蚀，降低结构的安全性。盐结晶对高性能混凝土的破坏力取决于盐的种类和浓度、潮湿程度以及混凝土的密实度等因素。高性能混凝土在应力腐蚀条件下的破坏主要是由于拉应力与腐蚀介质共同作用的结果。在拉应力的作用下，混凝土中会产生微裂缝，这些微裂缝为腐蚀介质（如水分、氧气和氯离子等）的渗透提供了通道。同时，腐蚀介质也会加剧微裂缝的扩展，导致混凝土的承载能力下降。应力腐蚀对高性能混凝土的破坏力取决于拉应力的大小、腐蚀介质的作用以及混凝土的力学性能等因素。高性能混凝土在化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀条件下的微结构演变规律主要表现为以下几个方面：孔隙率：化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀过程中，高性能混凝土的孔隙率会发生变化。随着腐蚀过程的进行，混凝土中的孔隙数量和孔径大小会逐渐增加，导致混凝土的密度降低，吸水性能增强。晶体结构：化学腐蚀会对高性能混凝土的晶体结构产生影响。硫酸盐和氯化物的腐蚀会形成新的化合物，如钙矾石和氯离子，导致晶体结构发生变化，进而影响混凝土的力学性能。应变分布：应力腐蚀过程中，微裂缝的形成和扩展会导致高性能混凝土的应变分布发生变化。随着腐蚀介质的渗透，微裂缝的数量和长度会增加，导致混凝土的局部应变集中，最终导致结构破坏。高性能混凝土在化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀条件下会遭受严重的劣化和破坏。这些损伤不仅会影响结构的性能和安全性，还会缩短结构的使用寿命。针对这些损伤机制进行深入研究和采取有效的防治措施对于提高高性能混凝土的应用范围和安全性具有重要意义。在未来的研究中，应进一步探讨高性能混凝土在复杂环境条件下的耐久性及其微结构的演变规律，为提高混凝土结构的长期性能和安全性提供理论支持和技术指导。混凝土腐蚀过程复杂、种类繁多，分类标准有很多种，按侵蚀介质种类分为两大类。第一类为无机物侵蚀：包括酸、盐、强碱与混凝土的组成成分发生化学反应，生成无凝胶作用或膨胀性物质，改变混凝土结构成分，因而导致混凝土腐蚀；第二类为有机物与微生物侵蚀：在适当的环境中，微生物分解消化有机物，释放有机酸、二氧化碳、硫化氢等腐蚀性介质，使混凝土劣化。B．M．莫斯克又将混凝土的腐蚀分为溶出性腐蚀、分解性腐蚀和膨胀性腐蚀三种基本类型。混凝土结构在大气环境中通常认为是耐蚀的，但在实际使用过程中，由于受环境因素的影响，会形成多种腐蚀形式，根据腐蚀机理分，其腐蚀形式可分为：物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀，(1)物理作用。物理作用是指在没有化学反应发生时，混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下，发生溶解或膨胀，引起混凝土强度降低，导致结构受到破坏。物理作用按照对混凝土影响的人小排序依次为：冻融循环、干湿循环和磨损。冻融循环：由于混凝土是多孔隙结构，在循环的冻融（冰冻侵蚀）作用下易于损坏。过冷的水在混凝土中迁移引起的水压力以及水结冰产生体积膨胀，对混凝土孔壁产生拉应力造成内部开裂。干湿循环：根据已有的金属腐蚀电化学理论，对于极为干燥的状态；混凝土内缺乏钢筋腐蚀电化学反应所必须的水分，因此腐蚀无法进行；对于极为湿润的状态，混凝土内部的孔隙充满了水，此时钢筋的腐蚀速度由氧气在水溶液中的极限扩散电流密度所控制；对于干湿交替状态，由于干燥和湿润的交替进行，使得混凝土内部相对既不非常干燥也不非常湿润，这样氧气的供应相对较为充裕，同时又能降低混凝土的电阻率，故将导致较高的钢筋腐蚀速度。磨损破坏：路面、水工结构等受到车辆、行人及水流夹带泥沙的磨损，使混凝土表面粗骨料突出，影响使用效果。当混凝土表面受到冲击、磨擦、切削等磨蚀破坏作用时，与混凝土耐磨相关的最大剪应力发生在表面以下的次表面层．磨蚀破坏的作用力首先破坏混凝土表面的水泥石，集料逐渐凸出程度的增加，受磨蚀的作用力不断加大，磨蚀速度随之增加。由此可见，如果混凝土水泥石含量较大，混凝土中集料与水泥石的磨蚀破坏难以趋于半衡，水泥路面的磨耗也会持续下去。(2)化学腐蚀。化学腐蚀是指混凝土中的某些成分与外部环境中腐蚀性介质（如酸、碱、盐等）发生化学反应生成新的化学物质而引起混凝土结构的破坏。从破坏机理上来分，化学腐蚀可归纳为两大类：溶解性侵蚀和膨胀性侵蚀。常见的化学腐蚀有：硫酸盐腐蚀、碱一骨料反应、碳化现象、氯离子侵蚀。碱一骨料反应：碱一骨料反应是指来自混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂或搅拌水中的可溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔隙中，与骨料中有害矿物质发生膨胀性反应，导致混凝土膨胀开裂破坏。碳化现象：空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用，降低混凝土的碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用。同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩，这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。氯离子侵蚀：氯离子到达混凝土钢筋表面，吸附于局部钝化膜上，降低了pH值，破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋表面形成电位差。氯离子将促进腐蚀电池，却不会被消耗，降低阴阳极之间的欧姆电阻，加速电化学腐蚀过程。(3)微生物腐蚀。微生物腐蚀有相当的普遍性，凡是与水、土壤或潮湿空气相接触的设施，都可能遭受到微生物的腐蚀。生物对混凝土的腐蚀大致有两种形式：①生物力学作用。生长在基础设施周围的植物的根茎会钻人混凝土的孔隙中，破坏其密实度。②类似于混凝土的化学腐蚀。典型的是硫化细菌在它的生命过程中，能把环境中的硫元素转化成硫酸。混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材料和水中的碱f骨料中的活性成分，如氧化硅、碳酸盐等发生反应，发生碱骨料反应。二氧化硅结晶度越差，活性越大，则碱活性的膨胀率也越大，对混凝土的破坏也越强；反之越小。影响水、气、有害溶解物在孔隙中迁移速度、范围和结果的内在条件是混凝土的孔结构和裂缝形式。混凝土硬结后的强度、变形、收缩、形变、渗透、抗冻、迁移及各种侵蚀无不与孔隙密切相关，可以说混凝土的内部孔隙决定了混凝土的材料属性。在同一材料中，密实度不同，其耐腐性也不同。软密实的材料具有较少的孔隙率和吸水率，介质渗入量较少，介质与材料接触的表面积小，故其耐蚀性较好。渗透率随着孑L隙率半径的增大而增加，随着有效孑L隙率的增加而增加。减少及缩小孔隙对于降低渗透率、增加寿命都是有好处的。大气中的化学成分对混凝土的腐蚀有较大的影响，如COSO2量较高．将严重导致混凝土的腐蚀破坏。当大气中的CO2含量超过3%时，导致混凝土碳化。工业过程中排放的SO2和进一步氧化生成的SO3，可使混凝土中性化和酸化，与氢氧化钙进一步反应生成的硫酸盐还会对混凝土发生膨胀侵蚀作用，因此较碳化更具有腐蚀破坏性。环境相对湿度增加，气体对混凝土的腐蚀也会增强。材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。这里需强调的是应力和腐蚀的共同作用。材料应力腐蚀具有很鲜明的特点，应力腐蚀破坏特征，可以帮助我们识别破坏事故是否属于应力腐蚀，但一定要综合考虑，不能只根据某一点特征，便简单地下结论。影响应力腐蚀的因素主要包括环境因素、力学因素和冶金因素。(1)造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力(近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引起)。这个应力可以是外加应力，也可以是焊接、冷加工或热处理产生的残留拉应力。最早发现的冷加工黄铜子弹壳在含有潮湿的氨气介质中的腐蚀破坏，就是由于冷加工造成的残留拉应力的结果。假如经过去应力退火，这种事故就可以避免。(3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。例如α黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而β黄铜在水中就能破裂。(4)应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10^-9~10^-6m/s，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。(5)应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。(6)应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物，而疲劳断口的表面，如果是新鲜断口常常较光滑，有光泽。(7)应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分歧。但不要形成绝对化的概念，应力腐蚀裂纹并不总是分枝的。(8)应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽毛状的标记。早期对应力腐蚀开裂的研究是采用光滑试样，在特定介质中于不同应力下测定金属材料的滞后破坏时间。用这种方法已积累了大量的数据，对于了解应力腐蚀破坏问题起了一定作用。但还有很多不足之处，主要有：对应力腐蚀的研究，都是采用预制裂纹的试样。将这种试样放在一定介质中，在恒定载荷下，测定由于裂纹扩展引起的应力强度因子K随时间的变化关系(具体测试方法将在下面介绍)，据此得出材料的抗应力腐蚀特性。例如图5-1所示Ti-8Al-1Mo-1V，其K1c=100MPa.m1/2。在5%盐水中，当初始K值仅为40MPa.m1/2时，仅几分钟试样就破坏了。如果将值K稍微降低，则破坏时间可大大推迟。当K值降低到某一临界值时，应力腐蚀开裂实际上就不发生了。这一K值我们称之为应力腐蚀门槛值，以K1SCC表示(SCC是StressCorrosionCracking的缩写)。(1)K＜K1SCC时，在应力作用下，材料或零件可以长期处于腐蚀环境中而不发生破坏。(2)K1SCC＜K＜K1C时，在腐蚀性环境和应力共同作用下，裂纹呈亚临界扩展，随着裂纹不断增长，裂纹尖端K值不断增大，达到K1C时即发生断裂。(3)K＞K1C时，加上初始载荷后立即断裂。尽管初始K值不同，裂纹扩展速率和断裂时间也不同，但材料的最终破坏都是在K=K1C时发生的。应该指出，高强度钢和钛合金都有一定的门槛值K1SCC，但铝合金却没有明显的门槛值，其门槛值只能根据指定的试验时间而定。一般认为对于这类试验的时间至少要1000小时，使用这类K1SCC数据时必须十分小心。特别是如果所设计的工程构件在腐蚀性环境中应用的时间比产生K1SCC数据的试验时间长时，更要小心。除了用K1SCC来表示材料的应力腐蚀抗力外，也可测量裂纹扩展速率da/dt。一种是载荷恒定，使K1不断增大的方法，最常用的是恒载荷的悬臂梁弯曲试验装置。另一种测定K1SCC的方法是位移恒定，使K1不断减少,用紧凑拉伸试样和螺栓加载。这两种方法各有其优缺点。用悬臂梁弯曲方法可得到完整的K1初始-断裂时间曲线，能够较准确的确定K1SCC，缺点是所需试样较多。恒位移法不需特殊试验机，便于现场测试，原则上用一个试样即可测定K1SCC值，缺点是裂纹扩展趋向停止的时间很长。当停止试验时，扩展的裂纹前沿有时不太规整，在判定裂纹究竟是扩展了还是已停止扩展发生困难，因此在计算K1SCC时就有一定误差。奥氏体不锈钢对卤化物元素是十分敏感的；同样，一些铜合金对含氨的环境也是很敏感的。奥氏体不锈钢固然对氯化物产生应力腐蚀很敏感，但氯或卤素离子并不是唯一的决定因素，产生SCC还必须有氧存在。对加铌的18-8不锈钢研究发现，只要其中有百万分之几的氧就能和氯化物共同造成应力腐蚀。奥氏体不锈钢在沸腾的MgCl2溶液中，只有氮浓度超过50010-6才产生SCC，而在氮浓度小于50010-6时，则不发生应力腐蚀。溶液的PH值对应力腐蚀的敏感性也有很大的影响。经轧制的高强度铝合金7075-T6板材，当沿着轧制方向取样作拉伸试验时，对应力腐蚀的抗力最高，门槛应力可达420MPa；当沿着板宽方向取样时，其门槛应力则为224MPa；如沿板厚方向取样作拉伸试验时，门槛应力只有49MPa，几乎只有轧制方向的1/10。7075-T6铝合金所显示的应力方向性。图5-3表示四种高强度钢淬火回火至大约抗拉强度为1650MPa时，它们的应力强度因子和断裂时间的关系。试样经预制裂纹在蒸馏水中施加不同载荷，可看出四种钢均有一恒定的K1SCC，在K1SCC以下试样不断裂。在这四种钢处理成相同的抗拉强度时，它们的K1SCC也相同，但是当K1＞K1SCC时，这四种钢的断裂时间相差还是较多的。热处理成不同强度的40CrNiMo(4340)，其应力腐蚀的裂纹扩展速率和应力强度因子的关系，可见当屈服强度较高时，裂纹扩展表现出两个阶段，开始时裂纹扩展速率随应力强度因子的增加而升高，当应力强度因子增加到一定数值时，裂纹扩展速率便保持恒定不再与应力强度因子有关了。这一实验结果具有一定的典型性，几乎所有的高强度钢包括马氏体时效钢，还有高强度铝合金都有此规律。应力腐蚀机理就是滑移-溶解理论。它可以简单地归结为四个过程，这就是滑移-膜破-阳极溶解-再钝化。这一机理所提出的基本概念广为多数人接受。滑移-溶解机理只能很好地解释沿晶断裂的应力腐蚀，而对穿晶型断裂如奥氏体不锈钢的氯脆，却遇到了很大困难。因为穿晶断裂型的应力腐蚀，其断裂表面不是在滑移面上，断裂具有类似解理的特征。防止应力腐蚀的办法要视具体的材料-介质而定。例如低碳钢容易产生碱脆和硝脆。在锅炉的铆接和焊接部位，少量的渗漏使溶融的盐形成局部高浓度的苛性钠，易产生碱脆。对于碱脆就要时时注意锅炉用水处理，减少PH值或加入强氧化剂使钢表面钝化，加入一些抑制剂如硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐都可减缓应力腐蚀，也可用阴极保护的办法。而对于硝脆则正相反，要增加溶液的PH值，或加入苛性钠等碱性物质延缓应力腐蚀，从电化学防护来说也可用阴极保护。对奥氏体不锈钢的氯脆，首先从合金的成分加以改进，如从低镍的18-8型(302型)改变成高镍并加钼的316型，进而采用A+F的双相钢。对奥氏体不锈钢也要特别注意冷变形或者焊接后的去除应力处理。材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的开裂称为应力腐蚀开裂，这是应力与腐蚀联合作用的结果。如果只有一个方面，应力或者介质的作用，破坏不会发生，但当二者联合作用时，却能很快发生开裂。发生应力腐蚀时，应力是很低的，介质的腐蚀性也是很弱的，也正由于此，应力腐蚀经常受到忽视，导致“意外”事故不断发生。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是残余应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩展的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城，因而，它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利区城。在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。是局部腐蚀的一种形式，它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成，例如，在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。是用来描述在整个合金表面上以比较均勺的方式所发生的腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时，材料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单