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不銹鋼(gang)以及316不銹(xiu)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(xiu)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(gang)347不銹鋼316L不銹鋼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(1979年)在20%NaCl(100℃)中采用SERT法(fa)對304鋼和(he)含0.24%Mo和(he)0.20%Cu的(de)304不銹鋼進行(xing)了耐應力腐(fu)蝕斷(duan)裂(lie)(lie)性試驗(yan),結果也(ye)證明后者的(de)裂(lie)(lie)紋(wen)敏(min)感性較低,與(yu)42%MgCb溶(rong)液試驗(yan)的(de)結果完全相反(fan)。


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(wai),遲沢等(1980年)、小(xiao)林等(1980年)運用(yong)20%NaCl來研究應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂(lie)發(fa)(fa)生的(de)電位(wei)(wei)-pH條件。其(qi)中,通(tong)過包含了各種(zhong)添加劑的(de)20%NaCl溶(rong)液得出的(de)、針對(dui)7種(zhong)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)結果如圖7.12所(suo)示。會發(fa)(fa)生應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂(lie)的(de)鋼(gang)是(shi)304、316、18Cr-16Ni-5Mo、還(huan)有21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N鋼(gang),普(pu)通(tong)耐腐蝕(shi)(shi)(shi)性越好的(de)鋼(gang),其(qi)斷(duan)裂(lie)范圍(wei)就(jiu)越處于低pH、高(gao)電位(wei)(wei)側。其(qi)他鋼(gang)種(zhong)的(de)應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂(lie)沒有發(fa)(fa)生范圍(wei),如果電位(wei)(wei)變(bian)高(gao)僅僅會出現(xian)(xian)點腐蝕(shi)(shi)(shi);另外(wai)還(huan)發(fa)(fa)現(xian)(xian),發(fa)(fa)生應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂(lie)的(de)鋼(gang)都是(shi)以(yi)點腐蝕(shi)(shi)(shi)為(wei)起點的(de)。不(bu)過,作為(wei)試驗液經常使(shi)用(yong)的(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶(rong)液的(de)pH值不(bu)像高(gao)濃(nong)度(du)MgCl2那么低,大(da)約(yue)為(wei)4,其(qi)特征是(shi):在同溶(rong)液中不(bu)銹鋼(gang)的(de)電位(wei)(wei)先變(bian)高(gao),發(fa)(fa)生點腐蝕(shi)(shi)(shi)后,電位(wei)(wei)會移向低側,到達應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂(lie)的(de)范圍(wei)。


圖 12.jpg


使用高濃(nong)度(du)(du)食鹽水(shui)對各(ge)種鋼進(jin)行比較(jiao),其結果和實際(ji)應(ying)用的結果相(xiang)一致。但涉(she)及(ji)(ji)實際(ji)應(ying)用中高濃(nong)度(du)(du)氯(lv)化物的裝(zhuang)置(zhi)比較(jiao)少(shao),因此在(zai)80℃以(yi)下(xia)時,以(yi)將氯(lv)離(li)子(zi)作為不(bu)純成分包含在(zai)內的溫水(shui)為對象,高濃(nong)度(du)(du)食鹽水(shui)試(shi)驗難度(du)(du)較(jiao)大,所以(yi)隨著溫水(shui)處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)的普及(ji)(ji),一般采用帶(dai)有縫隙的試(shi)片(pian)(后述)通(tong)過稀薄食鹽水(shui)來進(jin)行評價。