摘要
台灣位處亞熱帶且又四面環海，離岸風機的設置面臨溫溼度、海洋酸鹼值、微生物等眾多造成腐蝕的環境因素，對金屬造成破壞而降低使用壽命或提高維護成本。除了外部環境，金屬材料自身內部條件也對腐蝕的發生起了重要的作用。應力腐蝕是一種應力與腐蝕相互作用的結果，當材料受到不平均的應力或是作用力時，受到高應力作用的區域會形成陽極，而受低應力作用的區域會形成陰極，此時金屬材料的腐蝕效果會更加劇烈，應力腐蝕發生在冷加工的材料時，高度冷加工的區域會形成陽極。另外，若材料存在裂縫，這個區域也會造成應力腐蝕。
什麼是應力腐蝕裂化(SCC)
應力腐蝕是一種應力與腐蝕相互作用的結果，當材料受到不平均的應力或是作用力時，受到高應力作用的區域會形成陽極，而受低應力作用的區域會形成陰極，此時金屬材料的腐蝕效果會更加劇烈，應力腐蝕發生在冷加工的材料時，高度冷加工的區域會形成陽極。另外，若材料存在裂縫，這個區域也會造成應力腐蝕。
應力腐蝕破裂指的是拉伸應力以及腐蝕環境結合效應所導致的破裂(Stress corrosion cracking, SCC)，在SCC期間金屬表面通常只受到輕微的侵蝕，但裂縫卻很快的沿著金屬的橫斷面傳播。產生SCC的應力可能是殘留應力或是施加應力。產生裂縫後拉伸應力會在尖端處產生高應力，加速腐蝕的產生，且裂縫會沿著垂直於拉伸應力的方向成長，直到金屬破壞為止。
殘留應力發生的原因?
當材料或工件進行加工製程後，在無外力的作用下，為了達到力平衡物體內部會產生一個彈性應力，這個彈性應力又稱為殘留應力。微觀來看，當材料加工時，原子會受到較大的外部能量進而造成原子集體偏移，此偏移會造成晶格的扭曲變形，此時晶格與晶隔間就存在著一個能量，也就是殘留應力。
殘留應力的量測
材料經過上述製程，如銲接、鍛造、鑄造、機械加工等，材料內部可能會產生緩和的累積收縮、急速膨脹、熱龜裂、晶粒變形等狀況，導致材料的強度降低、延展性、容易產生應力腐蝕或是影響加工精準度等問題。因此確認材料或工件是否含有殘留應力是相當重要的一環。
XRD常被應用在分析晶體材料的特性，例如樣品的平均晶粒尺寸、樣品結晶度、晶體材料的定性及定量。除此之外也可以應用在晶體結構、優選方向(Preferred Orientation)或稱為織構(Texture)，以及殘留應力等應用。廣泛的應用在冶金、石油、化工、航空等產業，科學研究有佔有一席之地。
離岸風電的腐蝕防治
台灣位處亞熱帶且又四面環海，離岸風機的設置面臨溫溼度、海洋酸鹼值、微生物等眾多造成腐蝕的環境因素，對金屬造成破壞而降低使用壽命或提高維護成本。除了外部環境，金屬材料自身內部條件也對腐蝕的發生起了重要的作用。
金屬工件的內在條件：
- 材料組成成分：合金的化學成分會決定金屬工件的耐蝕性。
- 殘留應力：當金屬與周圍環境產生化學作用時，金屬工件如有附加殘留應力的作用會加速金屬腐蝕破壞。
如果說腐蝕是一種後天疾病，那麼金屬組成成分和殘留應力就是一個金屬工件的先天條件，金屬工件的殘留應力是透過熱的方式或者機械力的方式來消除，XRD可以做為零組件生產階段工件應力品質的檢查工具，以及用於風機建設或維運階段零件使用前的確認。在防蝕議題上，應理管理是一項重要的參數。
XRD應力分析案例：U型管熱交換器
在熱交換器中，常見到奧氏體不鏽鋼管為了增加熱交換面積，被彎曲成U型。管中彎曲部位應力是否已經完全消除就變得相當重要，若是應力消除成效不彰有殘留，將會導致U型管產生應力腐蝕而開裂，嚴重影響U型管使用期限。
透過XRD分析儀應力分析技術，能夠以非破壞式方式量測，確認殘餘應力是否已經低於5 ksi的要求。以往這樣量測只能透過盲鑽法、切片法等破壞式方法量測來了解U型熱交換管消除應力成效，現在可以採用先進非破壞XRD應力分析來檢測U型殘留應力量化數據，在熱交換器使用壽命與品質上能更有效控管。
