應力腐蝕斷裂是金屬材料與特殊介質(zhì)接觸，并與較高的拉應力聯(lián)合作用下而產(chǎn)生的脆性破裂現(xiàn)象。應力腐蝕與材質(zhì)、介質(zhì)有關(guān)，奧氏體不銹鋼管焊接接頭易發(fā)生應力腐蝕斷裂。
1. 應力腐蝕的機理
應力腐蝕是指在靜拉伸應力與電化學介質(zhì)共同作用下、在陽極溶解過程中，陰極氫脆引起的斷裂。在應力與腐蝕介質(zhì)共同作用下，有3種不同類型的局部腐蝕，即應力腐蝕、氫脆和腐蝕疲勞。氫脆也是在靜拉伸應力與電化學介質(zhì)作用下產(chǎn)生的，但氫脆是由于陰極吸附而引起的斷裂。圖3-2是不銹鋼應力腐蝕斷裂（陽極溶解）和氫脆（陰極氫脆）模型。
腐蝕疲勞是由于除靜拉伸應力外，還有交變周期的應力共同作用而引起的。
2. 應力腐蝕斷裂的條件
實驗研究結(jié)果表明：不銹鋼管焊接結(jié)構(gòu)在一定靜拉伸應辦、定溫度條件下的特殊介質(zhì)聯(lián)合作用下，才能發(fā)生應力腐蝕。其特殊條件如下。
a. 腐蝕介質(zhì)條件
通常介質(zhì)與被腐蝕材料之間有匹配性，并不是所有介質(zhì)與任何材料之間都能發(fā)生應力腐蝕。表3-1是能夠引起奧氏體不銹鋼應力腐蝕的介質(zhì)。
引起奧氏體不銹鋼應力腐蝕的介質(zhì)中，最重要的是溶液中Cl-濃度和氧含量的同時作用。有些研究證明：盡管Cl-濃度很高，若氧含量很少，也不會發(fā)生腐蝕裂紋。同樣，如果O2很多，若Cl-較少時，也不會產(chǎn)生腐蝕裂紋，如圖3-3所示。即兩者必須共存。
b. 應力條件
應力腐蝕一般只在拉伸應力作用下產(chǎn)生，尤其是焊接結(jié)構(gòu)中的焊接殘余應力。當然還有工作應力的作用。消除殘余應力是防止應力腐蝕的有效措施之一。
c. 材料條件
一般情況下，應力腐蝕都發(fā)生于合金材料，純金屬不發(fā)生應力腐蝕。特別是合金元素發(fā)生偏析時，產(chǎn)生晶界偏析會引起晶間型應力腐蝕斷裂。
3. 應力腐蝕斷裂的特征
從焊縫外觀看，應力腐蝕裂紋無明顯的均勻腐蝕痕跡，且多層龜裂形式、斷斷續(xù)續(xù)的而且多數(shù)為橫向裂紋。對于奧氏體不銹鋼，介質(zhì)不同，斷裂性質(zhì)就會發(fā)生變化，也會出現(xiàn)沿晶斷裂的情況，或者穿晶和沿晶的混合性質(zhì)的斷裂，如表3-2所示。
由于構(gòu)件的材質(zhì)、服役環(huán)境、承受載荷及應力狀態(tài)不同，應力腐蝕裂紋的擴展途徑也有很大不同。其擴展大體分為以下3種類型。
①. 深向擴展型。由起裂點開始，一直向縱深擴展，很少有分支。這種應力腐蝕主要以穿晶（TG）形式擴展。
②. 橫向擴展。由起裂點開始，不是向深處發(fā)展，而是橫向擴展，形成樹根狀的密集分支。這種應力腐蝕裂紋也是以穿晶形式擴展。
③. 縱橫擴展型。這種應力腐蝕裂紋擴展的途徑兼有上述的擴展特征，即由起裂點開始，既向深處發(fā)展，又向橫向發(fā)展，其擴展的途徑具有沿晶（IG）的特征。上述3種類型的應力腐蝕擴展形態(tài)如圖3-4所示。
