（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

近几年来，由于除金属以外的材料、合成材料等大量使用以及实用环境的苛刻，使得材料腐蚀、失效对社会经济的可持续发展造成严重影响。材料的腐蚀现象是自发产生的，从热力学角度分析，材料在腐蚀过程中，其体系结构的自由能会随之逐渐降低[1]。金属焊接接头腐蚀的产生原因，主要是受到周围环境因素的影响，发生损坏或变质的现象，金属焊接接头腐蚀是一种常见的腐蚀现象之一。在现代工业结构当中，由于其运行环境之间恶劣，加之高温、高压的影响，金属焊接接头很容易产生腐蚀现象。焊接是将两种或两种以上材料，通过加热或加压的方式将其结合，并达到原子级上的永久性连接。焊接工艺的基本原理是采用外部施加能量的方式完成，以此促进两个分离的材料实现原子接近，并形成原子键[2]。因此，金属焊接接头既涉及到化学领域，又涉及到物理学领域。随着新工艺的产生，人们对于不同构成结构的性能提出了更高的要求，为保证金属焊接接头结构的安全运行，本文开展物理学在金属焊接接头的腐蚀中的研究应用，对工程施工企业的安全运行具有现实工程意义。

1 金属焊接接头腐蚀物理学应用研究

1.1 明确发生物理学腐蚀条件

根据金属焊接接头常见的应用环境，明确发生物理学腐蚀条件。造成金属焊接接头产生腐蚀现象的主要原因，是由于受到物理学中的静应力影响，当金属焊接接头的静应力低于其屈服强度时，会发生严重的腐蚀[3]。在工业生产企业，周围环境当中含有大量潮湿的介质时，金属焊接头也极易发生腐蚀破坏，这一腐蚀现象的物理学原因是由于残留拉应力所造成，这种腐蚀现象可以通过应力退火的方式避免。除此之外，金属焊接接头发生物理学腐蚀条件还包括以下几点：

第一，只有金属焊接接头含有特殊的合金成分，并且在特定高介质条件当中，才会发生物理学腐蚀，例如某种工业生产企业中常见的黄铜金属材料焊接接头，在氨溶液当中会发生腐蚀现象，但在水溶液当中便会直接发生破裂现象；

第二，通常情况下，金属焊接接头的腐蚀扩展速率可达到10-8～10-5m/s，并且腐蚀扩展是渐进缓慢的，因此只有在其达到一种亚临界状态时，并且其余断面无法再承受更大的外载力时，才会突然出现断裂的现象。

第三，只有在金属焊接接头的表面蚀坑位置才会产生物理学的腐蚀现象，而在光滑的表面基本不会产生，并且裂纹在扩展过程中会伴随着垂直方向上的拉力影响。

第四，只有破坏断口表现为暗灰色，并且由腐蚀产物产生时才能说明金属焊接接头发生了腐蚀。当破坏断口表面光滑，并且颜色具有一定金属光泽时，则通常情况下为疲劳断口。

第五，金属焊接接头处发生穿晶断裂或晶间断裂时，基本可以认为是物理学腐蚀。同时，若为穿晶断裂结构，则其接头位置上会产生平滑的平面，并且裂纹会呈现出“人”字形[4]。

1.2 物理学腐蚀抗力指标及检测

根据得到的数据结果，判断金属焊接接头的物理学腐蚀特性。图1为金属焊接接头受到物理学腐蚀时，被破坏时间与初始应力强度关系对应图。

图1 被破坏时间与初始应力强度关系对应图

由图1中金属焊接接头腐蚀过程中，被破坏时间与初始应力强度曲线图可得，当τ值小于物理学腐蚀门槛值时，则在应力的作用下，金属焊接接头能够在长时间的腐蚀环境当中不发生破坏；当τ值大于物理学腐蚀门槛值时，则在腐蚀性的环境当中，随着应力的作用，金属焊接接头产生裂纹，并逐渐呈现出亚临界扩展状态。随着裂纹的不断增加，在裂纹尖端的τ值会随之不断增加，进而达到某一阶段时发生断裂，将该时段数值设为τc；当τ值大于τc时，则受到初始载荷的作用，受到物理学腐蚀影响的金属焊接接头会立即发生断裂。

1.3 影响物理学腐蚀因素分析

金属焊接接头的物理学腐蚀只会在一定的材料介质组合的条件下才会产生，在某些特定情况下也会发生物理学腐蚀裂纹，例如在浓度很低的介质当中。通常情况下，介质的浓度越高、周围环境温度越高，则金属焊接接头越容易发生物理学腐蚀。

在不同类型的介质当中，金属焊接接头具有不同的抗物理学腐蚀开裂能力，如表1所示。

表1 接头发生物理学腐蚀的材料组成及介质组成

通常情况下，当不同类型介质的浓度不断增加时，金属焊接接头的临界物理学腐蚀开裂相应的应力会随之减小。

金属焊接接头所处环境温度也是影响物理学腐蚀因素之一，当金属焊接接头所处介质的温度不断减小时，金属材料受到热胀冷缩的影响，其物理学腐蚀开裂发生的概率也会随之增加[5]。在达到一定温度的介质环境当中，由于受到金属焊接接头本身应力的影响，由上文可知当应力不断增加时，会加剧金属焊接接头裂纹的扩展，因此会进一步增加金属焊接接头物理学腐蚀开裂的敏感度。

除此之外，金属焊接接头的材料组成以及组织状态对其物理学腐蚀的敏感度也有着较大的影响。金属焊接接头若为纯金属材料则不会发生物理学腐蚀现象，但随着金属焊接接头使用时间的增加，其吸附的杂质将逐渐增加，造成其物理学腐蚀的敏感性加大。当金属焊接接头组成材料的晶粒不断加粗，金属焊接接头的物理学腐蚀敏感度也会逐渐增加。金属焊接接头的物理学腐蚀敏感度越高，则越容易发生腐蚀并开裂。

2 结语

本文开展了对物理学在金属焊接接头的腐蚀中的研究应用，对金属焊接接头在日常应用中产生的物理学腐蚀现象影响因素提供了依据。通过研究得出，金属焊接接头的物理学腐蚀会受到介质浓度、所处环境周围温度以及材料的组成状态影响。因此，根据本文研究，在后续应用金属焊接接头时，可通过控制周围环境中的上述因素，实现金属焊接接头的防腐蚀性能，以此提升工业生产企业的运行效率。