焊接
焊缝冷却收缩受到周围金属约束，焊缝及热影响区留下接近屈服水平的残余拉应力，是不锈钢和碳钢应力腐蚀最常见的应力来源。
三要素缺一不可
应力腐蚀需要三个条件同时满足：对该介质敏感的材料、能引起开裂的特定介质、作用在表面的持续拉应力。这里的“特定”很关键：同一种材料在一种介质中会开裂，在另一种腐蚀性更强的介质中可能只发生均匀腐蚀而不开裂。因此判断应力腐蚀，首先要看材料与介质是否属于已知的敏感组合。
开裂过程一般是：表面钝化膜或保护膜在局部受到破坏，例如点蚀坑、滑移台阶露出新鲜金属，或者膜在应力作用下反复破裂；裂纹尖端的金属在闭塞环境中被选择性溶解，而裂纹两侧仍受膜保护，于是裂纹向深处推进而不向两侧扩大。有些体系中，裂纹尖端腐蚀产生的氢也参与开裂。整个过程扩展缓慢，零件在服役较长时间后才显现，但裂纹一旦穿透壁厚或达到临界尺寸，会突然泄漏或断裂。
拉应力既可以来自工作载荷，如内压、自重和装配力，也可以来自制造过程留下的残余应力。很多应力腐蚀事故中，残余应力才是主导因素：没有承受外部载荷的冷弯管、胀接管口和焊缝附近同样会开裂。压应力不会引起应力腐蚀，这也是喷丸等表面强化可以作为对策的原因。
典型的材料与介质组合
| 材料 | 典型介质 | 常见裂纹路径 | 常见部位与诱因 |
|---|---|---|---|
| 奥氏体不锈钢 | 含氯化物的水溶液、潮湿含氯沉积物 | 穿晶为主，分枝明显 | 温度较高的换热面、蒸发浓缩处、保温层下潮湿区域、焊缝和冷加工区 |
| 敏化的奥氏体不锈钢 | 连多硫酸、含氧高温水 | 沿晶 | 焊接热影响区或经受敏化温度的部件，常在停车检修接触空气与水分后发生 |
| 黄铜 | 氨及铵盐、胺类 | 沿晶为主，也可穿晶 | 冷加工后未去应力的管件、接头和紧固件，储存或使用环境中有氨 |
| 碳钢与低合金钢 | 高温浓碱溶液 | 沿晶 | 碱液设备、锅炉中碱发生浓缩的缝隙与焊缝附近 |
| 碳钢与低合金钢 | 硝酸盐溶液 | 沿晶 | 接触硝酸盐的容器与管道焊缝附近 |
| 碳钢管线钢 | 碳酸盐与碳酸氢盐环境 | 高酸碱值环境下多沿晶，近中性环境下多穿晶 | 埋地管道防腐层破损处 |
| 高强度铝合金 | 潮湿含氯环境 | 沿晶 | 锻件和厚板沿短横向受拉的部位，热处理状态对敏感性影响很大 |
表中只列出最常见的组合。实际分析时应核对材料的具体牌号与热处理状态、介质的全部成分（包括微量杂质和停车期间的成分变化）以及温度，不能只凭材料大类下结论。
残余应力从哪里来
冷成形
弯管、冲压、旋压、拉拔和冷镦使局部发生塑性变形，卸载后外层或内层留下残余拉应力。黄铜冷加工件不做去应力退火时尤其危险。
胀管与过盈装配
换热器胀接管口的过渡区、过盈配合的轮毂和衬套都存在持续拉应力，裂纹常沿胀接过渡区周向分布。
矫直与机加工
矫直会使局部反向屈服，切削和磨削也可能使表层处于拉应力状态，对敏感材料构成风险。
热处理与热应力
淬火冷却不均和大截面零件的温度梯度会留下残余应力；运行中的温差也会叠加热应力。
安装与连接
强制对口、法兰螺栓过紧、支吊架布置不当，会让管道和接管长期受附加拉应力。
裂纹与断口有什么特征
宏观上，应力腐蚀裂纹细而深，表面开口往往很窄，肉眼不易发现，渗透检测时常显示为多条平行或交错的细线。裂纹方向一般垂直于最大拉应力：焊缝残余应力主导时，裂纹可平行或垂直于焊缝；内压主导时，管道上多为纵向裂纹。零件即使由韧性很好的材料制成，断口附近也几乎没有塑性变形。
金相截面最有诊断价值：应力腐蚀裂纹通常从表面起始，向内扩展时不断分出细小支裂纹，呈树枝状或河流三角洲状，主裂纹与分枝的宽度都很窄，裂纹内常有腐蚀产物。裂纹走穿晶还是沿晶，取决于材料与介质组合以及材料的组织状态，例如敏化不锈钢倾向沿晶，非敏化不锈钢在氯化物中多为穿晶。
断口上通常覆盖一层腐蚀产物，颜色较暗，靠近起裂表面的区域产物较厚，越接近裂纹前沿产物越薄，最后的过载区较新鲜。清洗前应先对产物取样做成分分析，例如检测是否含氯、硫等元素；清洗后在扫描电镜下可见穿晶区的扇形或羽毛状解理状花样，或沿晶区的晶粒棱面。
与腐蚀疲劳和氢脆怎么区分
| 判断项目 | 应力腐蚀开裂 | 腐蚀疲劳 | 氢致开裂 |
|---|---|---|---|
| 载荷性质 | 静态或缓慢变化的持续拉应力，包括残余应力 | 交变载荷，如压力波动、振动和启停循环 | 持续拉应力，高强度材料更敏感 |
| 介质要求 | 必须是对该材料敏感的特定介质 | 任何腐蚀介质都会降低疲劳性能，没有特定组合限制 | 需要氢源，可来自制造工序或腐蚀阴极反应 |
| 裂纹形态 | 分枝多，呈树枝状 | 多条平行裂纹从蚀坑起始，主裂纹分枝少，裂纹较直，尖端较钝 | 分枝少，较平直，常伴少量平行二次裂纹 |
| 裂纹路径 | 穿晶或沿晶，由体系决定 | 以穿晶为主 | 高强度钢多沿原奥氏体晶界 |
| 断口特征 | 覆盖腐蚀产物，可见解理状花样或沿晶棱面 | 可见贝纹线，疲劳辉纹常被腐蚀掩盖 | 沿晶晶面上有撕裂棱，或准解理 |
| 与振动的关系 | 振动不是必要条件 | 振动和压力脉动是重要驱动 | 振动不是必要条件 |
如果设备同时存在敏感介质和振动，两种机理可能叠加：先以应力腐蚀方式起裂，再在振动作用下以疲劳方式扩展。此时断口不同区域的形貌会不同，应分区判读，并结合现场振动测量确认交变载荷是否存在。
分析步骤与重点
- 现场记录记录裂纹位置与焊缝、弯头、胀接区、支架和保温层的关系，拍照标明介质流向和高低位置，留意有无蒸发浓缩、积液和沉积物。
- 采集介质与沉积物收集工艺介质、冷却水、保温材料和表面沉积物，分析氯离子、硫化物、氨、碱等成分；停车期间的介质状态同样重要。
- 材料核查复核化学成分、牌号和热处理状态，排除用错材料；对不锈钢检查是否敏化，对黄铜检查成分与冷加工状态。
- 裂纹形态分析在裂纹处取金相截面，确认分枝、路径与起裂表面；用扫描电镜和能谱分析断口与产物。
- 应力评估测量或估算残余应力，核对工作压力、温度和装配状态，判断应力主要来自哪一方面。
- 机理确认把材料、介质和应力三方面证据对应起来，确认属于哪类组合，并说明为何此处开裂而其他部位未开裂。
对策：至少去掉一个要素
改变材料
在氯化物环境中，可评估双相不锈钢或镍含量更高的合金；为防止敏化，选用低碳或稳定化牌号；黄铜可改用不易发生氨致开裂的铜合金。更换材料前应确认新材料在该介质中不属于另一种敏感组合。
控制介质
降低氯离子和氧含量，避免干湿交替和蒸发浓缩，消除死区与积液，加强保温层防水；对连多硫酸风险，停车时采用碱洗或干燥惰性气体保护。
降低拉应力
焊后或冷加工后进行去应力热处理，黄铜件做去应力退火；采用喷丸、滚压使表层形成压应力；优化安装，避免强制对口。
结构与检查
避免缝隙和沉积，改善流动；对易发部位定期做渗透或其他无损检测，及早发现细小裂纹。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
不锈钢不是不生锈吗，为什么会开裂？
不锈钢依靠表面钝化膜耐蚀，在含氯化物且温度较高、存在拉应力的条件下，钝化膜局部破坏后会发生应力腐蚀。外表可能看不到明显锈蚀，内部却已有分枝裂纹，所以不锈钢并非在所有环境中都安全。
零件没有承受外力也开裂了，可能是应力腐蚀吗？
可能。焊接、冷弯、胀管和冲压留下的残余应力足以引起应力腐蚀，不需要外部载荷。黄铜冷加工件在含氨环境中存放时开裂，就是残余应力主导的典型情形。
介质中氯离子含量很低，为什么还会发生？
整体浓度低不代表局部浓度低。蒸发、传热面沸腾、缝隙和沉积物下都会使氯化物局部浓缩，保温层吸水后也会把外部氯化物带到管壁表面，实际开裂处的浓度可能远高于主体介质。
换成更好的不锈钢牌号就一定能解决吗？
不一定。提高合金含量能增强耐受能力，但如果应力和介质浓缩问题仍然存在，开裂可能推迟而不会消失；还要确认新材料不会在该介质中出现其他问题。应同时改善应力和环境条件。
应力腐蚀裂纹可以补焊修复吗？
补焊前必须彻底清除全部分枝裂纹并用无损检测确认，补焊本身又会带来新的残余应力。如果不消除介质浓缩或应力根源，修复部位附近往往会再次开裂。修复方案应在查明原因后制定。