應力腐蝕

多年來，我國基礎建設事業(yè)蓬勃發(fā)展，更加成熟的新技術不斷應用于新的建設項目中。為增加構筑物的結構強度，預應力鋼絲、預應力鋼絞線、預應力鋼棒等預應力鋼材被廣泛用于預應力混凝土結構，起到調(diào)節(jié)結構預應力狀態(tài)的作用。

但隨著時間的推移，由于預應力筋遭受腐蝕破壞導致混凝土結構或構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，給相關方造成了嚴重的經(jīng)濟損失。為了找出其中原因，以便采取積極的應對及防范措施，通過對不同事故進行分析，不難發(fā)現(xiàn)應力腐蝕在其中扮演著非常重要的角色。

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

?

發(fā)生機理

常見應力腐蝕的機理是：零件或構件在應力和腐蝕介質作用下，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，進一步腐蝕已破壞的表面。加上拉應力的作用，破壞處逐漸形成裂紋，裂紋隨時間逐漸擴展直到斷裂。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

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

?

破壞特征

應力腐蝕裂紋首先產(chǎn)生在與腐蝕介質接觸的金屬表面，然后會由表面逐漸向內(nèi)部延伸。應力腐蝕裂紋首先產(chǎn)生在與腐蝕介質接觸的金屬表面，然后會由表面逐漸向內(nèi)部延伸，但并不會導致明顯的塑性變形。應力腐蝕裂紋走向與所受拉應力垂直，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，應力水平越高，破裂時間就越短，由應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，應力腐蝕還往往深入到金屬內(nèi)部，一旦有應力腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，很難修復，甚至會導致工程整體結構遭受致命的破壞。

應力腐蝕試驗

為了檢驗預應力鋼材在使用時的應力腐蝕情況，GB/T 21839-2019《預應力混凝土用鋼材試驗方法》中規(guī)定，采用硫氰酸鹽溶液對預應力混凝土用鋼材進行應力腐蝕試驗，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所用的時間。

試驗時，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，兩種溶液給出的結果沒有互比性，具體選用哪種溶液，需要依據(jù)產(chǎn)品標準來確定。

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，放到機架中對試樣進行加載，并按規(guī)定進行記錄和力值確認。試驗中應保證試驗溶液的溫度符合要求，并在加載完成后及時密封容器，當發(fā)生斷裂（鋼絞線為鋼絲斷裂）或達到規(guī)定時間，試驗即完成，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算最終結果。但是，如果試樣的斷裂是發(fā)生在測試長度以外，試驗判定無效。

注意事項

1、加載作用力前設備保護罩一定要安裝，避免誤操作試樣飛出傷人；
2、試驗用溶液屬于危廢品，應統(tǒng)一收集統(tǒng)一處理，禁止隨意傾倒；
3、進行試驗操作時應穿戴好防護用品，如乳膠手套，勞保鞋等，做好自身安全防護；
4、腐蝕樣品應盡量避免摩擦損傷，如有明顯損傷，應確認是否試驗；
5、為保證試驗結果的準確性，硫氰酸鹽溶液應攪拌均勻后再使用。