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(shan)等(1979年)在20%NaCl(100℃)中(zhong)采用(yong)SERT法對304鋼(gang)和含0.24%Mo和0.20%Cu的304不(bu)銹鋼(gang)進行了耐應力腐蝕斷裂性試驗,結果(guo)也證明后(hou)者(zhe)的裂紋敏感性較低,與42%MgCb溶液試驗的結果(guo)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),遲沢等(deng)(1980年)、小林等(deng)(1980年)運用20%NaCl來研究(jiu)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)電位(wei)-pH條(tiao)件(jian)。其(qi)中,通過包含了各種添(tian)加劑的(de)(de)(de)(de)(de)20%NaCl溶液得(de)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)、針對7種奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果如(ru)圖7.12所示。會發(fa)生(sheng)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)是(shi)304、316、18Cr-16Ni-5Mo、還有21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N鋼(gang)(gang),普通耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性越好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang),其(qi)斷裂(lie)范(fan)圍就越處于低(di)pH、高(gao)(gao)電位(wei)側(ce)。其(qi)他鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)(de)(de)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)沒有發(fa)生(sheng)范(fan)圍,如(ru)果電位(wei)變高(gao)(gao)僅僅會出(chu)(chu)現點腐(fu)蝕(shi)(shi);另(ling)外(wai)還發(fa)現,發(fa)生(sheng)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)都是(shi)以點腐(fu)蝕(shi)(shi)為起點的(de)(de)(de)(de)(de)。不(bu)過,作為試驗液經(jing)常使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶液的(de)(de)(de)(de)(de)pH值不(bu)像高(gao)(gao)濃度MgCl2那(nei)么低(di),大約(yue)為4,其(qi)特征(zheng)是(shi):在同溶液中不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)電位(wei)先變高(gao)(gao),發(fa)生(sheng)點腐(fu)蝕(shi)(shi)后,電位(wei)會移(yi)向低(di)側(ce),到達應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍。


圖 12.jpg


使用高(gao)(gao)(gao)濃度(du)食鹽水(shui)(shui)(shui)對各種鋼進(jin)行(xing)比較(jiao),其結果(guo)(guo)和實際應用的(de)結果(guo)(guo)相一致。但涉及實際應用中高(gao)(gao)(gao)濃度(du)氯化物的(de)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)比較(jiao)少,因(yin)此(ci)在80℃以下時,以將氯離子作為不純成分包含在內的(de)溫水(shui)(shui)(shui)為對象,高(gao)(gao)(gao)濃度(du)食鹽水(shui)(shui)(shui)試驗難度(du)較(jiao)大(da),所以隨著溫水(shui)(shui)(shui)處理裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)普及,一般采(cai)用帶有(you)縫(feng)隙的(de)試片(后述)通(tong)過稀薄食鹽水(shui)(shui)(shui)來進(jin)行(xing)評價。