如前所述,到1975年前后為止,評價不銹鋼的應力腐蝕斷裂一般主要采用42%~45%的MgCl2水溶液,但是就實際的應力腐蝕斷裂環境來說,由于將食鹽作為雜質成分包含在內的情況比較多,所以有時也使用濃度較高的食鹽水。在這種情況下,為了達到加速腐蝕斷裂的目的,嘗試使用了濃度較高并且添加少量氧化劑的水溶液。



日本國內的試驗例子比較少,1959年川畑等使用4%和20%的沸騰食鹽水,以及在其中添加了H2O2、NaNO2、NHNO2、N2Cr2O7、CrCl3、HgC2等成分的試驗液,采用3點支持方式對304不(bu)銹鋼以及316不銹鋼的退火材料和冷軋材料施加應力進行試驗,并發表了試驗結果。結果表明:在4%NaCl溶液中兩種鋼不易發生斷裂;在20%NaCl為主的溶液中,304不銹鋼在所有條件下都發生斷裂;而316不銹鋼只有在添加1%Na2Cr2O7·2H2O、0.25% CrCl3或者1%HgC2等成分時才會發生斷裂。此外,1961年森田針對食鹽主體溶液環境下熱處理對斷裂的影響進行了研究,其結果是:進行敏化熱處理(650℃、2h)時,在這些食鹽水溶液中,不具備耐晶間腐蝕性的304不銹鋼、316不銹鋼,其晶界裂紋敏感性也會提高;在退火狀態不發生斷裂的316鋼也往往會發生晶界斷裂;另一方面,304L不銹鋼347不銹鋼316L不銹鋼(gang)等耐晶間腐蝕鋼種的裂紋敏感性卻幾乎沒有變化。還有,在154℃的MgCl2溶液中,所有鋼種都發生了穿晶裂紋,與敏化熱處理無關。


橫田等(1970年)采用比較容易導致斷裂的20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O試驗液,采取U形彎曲方式施加應力進行試驗,結果表明:在44%MgCl2溶液試驗中沒有發生應力腐蝕斷裂的18Cr-13Ni-3Si鋼也發生了應力腐蝕斷裂;但如果在18Cr-13Ni-3Si鋼中加入銅元素(最高加入1.5%Cu)組成合金試樣進行試驗,結果證明,銅含量達到0.7%以上能夠防止斷裂。之后于1973年發表的圖7.11表示出了在沸騰20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶液以及沸騰44%MgCI2溶液中,Cr、Si還有銅含量對于斷裂的影響,這些元素在兩種試驗液中產生的影響完全不同。也就是說,在44%MgCl2溶液中鉻含量的增加會提高裂紋敏感性,但在以食鹽為主的溶液中隨著鉻含量的增加越發不易斷裂;硅在前者中會抑制斷裂,但在后者中卻幾乎沒有影響。另一方面,銅在前者中幾乎沒有什么影響,但在后者以食鹽為主的溶液中卻有著顯著的抑制斷裂的效果。


圖 11.jpg


 中山等(deng)(1979年)在20%NaCl(100℃)中采用SERT法對304鋼和(he)含0.24%Mo和(he)0.20%Cu的(de)304不(bu)銹(xiu)鋼進行了(le)耐應力腐蝕斷(duan)裂(lie)性(xing)試(shi)驗,結(jie)果也證明后者的(de)裂(lie)紋敏(min)感性(xing)較低,與42%MgCb溶液試(shi)驗的(de)結(jie)果完(wan)全相(xiang)反。


采用各種市售奧氏體不銹鋼,添加各種氧化劑后在20%NaCl中進行試驗,其結果如表7.5 所示。從表中可以看出:在市售鋼當中,銅的效果也非常明顯;還有,復合添加了鉬和銅的316J1鋼只有在1%Na2Cr2O7·2H2O的溶液中才會發生斷裂;鎳含量較高的V16A(18Cr-18Ni-Mo-Cu鋼)、Alloy20、Incoloy800在任何條件下都不會發生斷裂。這和實際使用效果是一致的。





此外,遲(chi)沢等(deng)(1980年)、小林等(deng)(1980年)運(yun)用20%NaCl來研究應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)發(fa)生的(de)(de)電位(wei)-pH條(tiao)件(jian)。其中,通(tong)過包(bao)含(han)了各種(zhong)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)20%NaCl溶液得出的(de)(de)、針對7種(zhong)奧氏體不銹鋼(gang)的(de)(de)結果(guo)如圖(tu)7.12所示。會發(fa)生應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)鋼(gang)是(shi)(shi)304、316、18Cr-16Ni-5Mo、還(huan)(huan)有21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N鋼(gang),普(pu)通(tong)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性越好(hao)的(de)(de)鋼(gang),其斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)范(fan)圍(wei)就越處于低(di)pH、高(gao)電位(wei)側。其他鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)沒有發(fa)生范(fan)圍(wei),如果(guo)電位(wei)變(bian)高(gao)僅僅會出現點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi);另(ling)外還(huan)(huan)發(fa)現,發(fa)生應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)鋼(gang)都是(shi)(shi)以點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)為起點(dian)的(de)(de)。不過,作為試驗液經常使用的(de)(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶液的(de)(de)pH值不像高(gao)濃度MgCl2那么低(di),大約為4,其特征是(shi)(shi):在同溶液中不銹鋼(gang)的(de)(de)電位(wei)先變(bian)高(gao),發(fa)生點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)后,電位(wei)會移向低(di)側,到達應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)范(fan)圍(wei)。


圖 12.jpg


使用高濃(nong)度(du)食(shi)(shi)鹽(yan)水(shui)對各種鋼進行比較,其結(jie)果(guo)和實際(ji)應(ying)用的(de)(de)結(jie)果(guo)相一致。但涉及(ji)實際(ji)應(ying)用中高濃(nong)度(du)氯化物的(de)(de)裝置比較少,因此(ci)在80℃以(yi)下時,以(yi)將(jiang)氯離子作為(wei)不純成分(fen)包含在內的(de)(de)溫(wen)水(shui)為(wei)對象,高濃(nong)度(du)食(shi)(shi)鹽(yan)水(shui)試(shi)驗難度(du)較大,所以(yi)隨著溫(wen)水(shui)處理裝置的(de)(de)普及(ji),一般采用帶有縫隙的(de)(de)試(shi)片(后述)通過(guo)稀薄(bo)食(shi)(shi)鹽(yan)水(shui)來進行評(ping)價。