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応力腐食割れ


応力によって加速される腐食を総称して応力腐食という。物体に加えられる力を応力(ストレス)といい、引っ張り・圧縮の応力、およびねじりの応力の3つに分類される。

このうち応力腐食に影響するのは、引っ張り応力であって圧縮応力では腐食は加速されない。

物体にかかる応力は内部応力と外部から加えられる外部応力とに区別される。

応力腐食割れとは「応力と腐食との共同作用によって起こる金属の脆性破壊」と定義される。脆性破壊とは外見上はほとんど変形したように見えないうちに、突然に起こる破壊のことである。延性破壊と区別されて使われる。


応力腐食割れを発生しやすい例

金属材料 腐食物質
アルミニウム合金 酸化剤を含む塩化ナトリウム溶液、空気を含む水
銅合金 アンモニアの水溶液および蒸気アミン類
(特に真鍮) 空気を含む水蒸気
Au合金 塩化鉄水溶液
オーステナイト系ステンレス 海水、濃い強アルカリ水溶液(高温)
 
「着磁」と「応力腐食割れ」は共に素材の外観からは判断できないトラブルです。

 金属に加わっている応力が引っ張り強さ以下であるのに、ある環境が作用すると割れてしまう現象が応力腐食割れである。おそらく腐食のうちでもっとも劇的に生じ、影響の大きいものであろう。環境によって金属が脆化するとの考えから、環境脆化の一種であるとされる。

この原因は2つあって、1つは応力の助けによってごく局所的に腐食が起こり、ちょうどナイフでケーキを切るように金属が失われて割れる場合である。
もう1つは腐食によって生じた水素が金属中に入って脆化を生じるものである。

 前者の場合、割れを生じる環境が金属によって特定であるというのが特徴である。

 たとえば炭素鋼は高温の苛性アルカリや硝酸塩溶液、ステンレスは塩素イオンを含む溶液、真ちゅうはアンモニア、アルミニウムは食塩水、チタン合金はハロゲンを含むメタノール中で割れる。

 最近では原子炉(BWR)のステンレス配管の割れ、液体アンモニアタンクの割れ、硫化物を含む原油のパイプラインの割れなどが新しい問題として現われ、盛んに研究が行なわれている。

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