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(bu)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(zhong)山等(deng)(1979年)在20%NaCl(100℃)中(zhong)采用SERT法對304鋼和含0.24%Mo和0.20%Cu的304不銹(xiu)鋼進行了耐應力(li)腐蝕斷裂性(xing)(xing)試(shi)驗,結果也證明(ming)后(hou)者的裂紋敏感性(xing)(xing)較(jiao)低(di),與42%MgCb溶液試(shi)驗的結果完全相(xiang)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,遲沢等(1980年(nian))、小(xiao)林等(1980年(nian))運用20%NaCl來研究應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂發生(sheng)(sheng)的(de)電位(wei)(wei)-pH條件(jian)。其(qi)中(zhong),通(tong)過包含了各種(zhong)添加劑的(de)20%NaCl溶液(ye)得出的(de)、針對7種(zhong)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)的(de)結果如圖7.12所(suo)示(shi)。會發生(sheng)(sheng)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂的(de)鋼(gang)是304、316、18Cr-16Ni-5Mo、還(huan)有(you)21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N鋼(gang),普通(tong)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性越好的(de)鋼(gang),其(qi)斷(duan)裂范圍(wei)就越處于低(di)pH、高電位(wei)(wei)側。其(qi)他(ta)鋼(gang)種(zhong)的(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂沒有(you)發生(sheng)(sheng)范圍(wei),如果電位(wei)(wei)變高僅僅會出現(xian)點腐(fu)(fu)蝕(shi);另外還(huan)發現(xian),發生(sheng)(sheng)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂的(de)鋼(gang)都(dou)是以點腐(fu)(fu)蝕(shi)為起點的(de)。不過,作為試驗液(ye)經常使用的(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶液(ye)的(de)pH值不像高濃(nong)度MgCl2那(nei)么低(di),大約為4,其(qi)特征是:在(zai)同溶液(ye)中(zhong)不銹鋼(gang)的(de)電位(wei)(wei)先變高,發生(sheng)(sheng)點腐(fu)(fu)蝕(shi)后,電位(wei)(wei)會移向低(di)側,到達應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂的(de)范圍(wei)。


圖 12.jpg


使用高濃(nong)(nong)度食(shi)鹽水(shui)(shui)對各(ge)種(zhong)鋼進行(xing)比較(jiao),其結果和實際應(ying)用的結果相(xiang)一(yi)致(zhi)。但涉(she)及(ji)實際應(ying)用中高濃(nong)(nong)度氯化物的裝(zhuang)置比較(jiao)少(shao),因此在80℃以(yi)(yi)下時(shi),以(yi)(yi)將(jiang)氯離子作為(wei)不(bu)純成(cheng)分包含在內的溫水(shui)(shui)為(wei)對象,高濃(nong)(nong)度食(shi)鹽水(shui)(shui)試(shi)(shi)驗難度較(jiao)大,所以(yi)(yi)隨著溫水(shui)(shui)處(chu)理裝(zhuang)置的普及(ji),一(yi)般(ban)采用帶有縫隙的試(shi)(shi)片(后述)通過稀薄食(shi)鹽水(shui)(shui)來進行(xing)評價(jia)。