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(bu)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(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347不(bu)銹鋼316L不(bu)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(cai)用SERT法對304鋼和含0.24%Mo和0.20%Cu的(de)304不銹(xiu)鋼進行了耐應(ying)力腐(fu)蝕斷(duan)裂(lie)(lie)性試(shi)驗,結果也(ye)證明后者(zhe)的(de)裂(lie)(lie)紋敏感(gan)性較低,與42%MgCb溶液試(shi)驗的(de)結果完全相反。


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(wai),遲沢(ze)等(1980年)、小林等(1980年)運(yun)用(yong)20%NaCl來研究應力腐(fu)(fu)(fu)蝕斷裂(lie)發生的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)-pH條件。其(qi)中,通過包含了(le)各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑的(de)(de)20%NaCl溶(rong)液得出的(de)(de)、針對7種(zhong)(zhong)奧氏體不(bu)銹鋼的(de)(de)結果(guo)如圖7.12所(suo)示。會(hui)發生應力腐(fu)(fu)(fu)蝕斷裂(lie)的(de)(de)鋼是304、316、18Cr-16Ni-5Mo、還有21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N鋼,普通耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性越(yue)好的(de)(de)鋼,其(qi)斷裂(lie)范(fan)圍就越(yue)處于低pH、高(gao)(gao)(gao)電(dian)(dian)(dian)位(wei)側(ce)。其(qi)他(ta)鋼種(zhong)(zhong)的(de)(de)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕斷裂(lie)沒有發生范(fan)圍,如果(guo)電(dian)(dian)(dian)位(wei)變高(gao)(gao)(gao)僅僅會(hui)出現(xian)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕;另外(wai)還發現(xian),發生應力腐(fu)(fu)(fu)蝕斷裂(lie)的(de)(de)鋼都(dou)是以(yi)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕為起點(dian)的(de)(de)。不(bu)過,作為試驗液經常(chang)使用(yong)的(de)(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶(rong)液的(de)(de)pH值不(bu)像高(gao)(gao)(gao)濃度MgCl2那(nei)么低,大(da)約為4,其(qi)特(te)征是:在同溶(rong)液中不(bu)銹鋼的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)先(xian)變高(gao)(gao)(gao),發生點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕后,電(dian)(dian)(dian)位(wei)會(hui)移向低側(ce),到達應力腐(fu)(fu)(fu)蝕斷裂(lie)的(de)(de)范(fan)圍。


圖 12.jpg


使用(yong)(yong)高(gao)(gao)濃(nong)度(du)(du)食(shi)鹽水對各(ge)種鋼(gang)進行比(bi)較(jiao),其結(jie)果和(he)實際應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)結(jie)果相一致(zhi)。但涉及(ji)實際應用(yong)(yong)中(zhong)高(gao)(gao)濃(nong)度(du)(du)氯化物(wu)的(de)(de)(de)裝置比(bi)較(jiao)少,因此在(zai)80℃以下時,以將氯離子作為不純成分包含在(zai)內的(de)(de)(de)溫水為對象,高(gao)(gao)濃(nong)度(du)(du)食(shi)鹽水試驗(yan)難度(du)(du)較(jiao)大,所以隨著(zhu)溫水處理裝置的(de)(de)(de)普(pu)及(ji),一般采用(yong)(yong)帶有縫隙的(de)(de)(de)試片(后述(shu))通過(guo)稀薄食(shi)鹽水來進行評(ping)價。