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(xiu)鋼(gang)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(gang)347不銹(xiu)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(zhong)山等(1979年)在20%NaCl(100℃)中(zhong)采用SERT法對304鋼(gang)和(he)含0.24%Mo和(he)0.20%Cu的(de)(de)(de)304不(bu)銹鋼(gang)進行了耐應力腐蝕斷(duan)裂性試驗,結果也證明后者的(de)(de)(de)裂紋敏感性較低,與42%MgCb溶液試驗的(de)(de)(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)(wai),遲沢等(deng)(deng)(1980年(nian)(nian))、小林等(deng)(deng)(1980年(nian)(nian))運(yun)用20%NaCl來研究應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)位-pH條件。其(qi)中(zhong),通過包(bao)含了各(ge)種添加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)20%NaCl溶液得出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)、針對7種奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)結果如(ru)圖7.12所示。會(hui)(hui)發(fa)生應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)304、316、18Cr-16Ni-5Mo、還(huan)有(you)21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N鋼(gang)(gang)(gang)(gang),普(pu)通耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性越好的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),其(qi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)范圍(wei)就越處于低pH、高電(dian)(dian)位側(ce)。其(qi)他鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)沒有(you)發(fa)生范圍(wei),如(ru)果電(dian)(dian)位變高僅僅會(hui)(hui)出(chu)現點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi);另外(wai)(wai)還(huan)發(fa)現,發(fa)生應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)都是(shi)以點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)為(wei)起點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)。不過,作為(wei)試驗液經常使用的(de)(de)(de)(de)(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶液的(de)(de)(de)(de)(de)pH值不像高濃(nong)度(du)MgCl2那么低,大約為(wei)4,其(qi)特征是(shi):在同溶液中(zhong)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)位先變高,發(fa)生點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)后,電(dian)(dian)位會(hui)(hui)移向低側(ce),到達應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍(wei)。


圖 12.jpg


使用(yong)(yong)高濃度(du)食(shi)鹽水對(dui)各(ge)種鋼進行(xing)比較(jiao),其(qi)結(jie)果和實際應用(yong)(yong)的結(jie)果相一致。但涉及實際應用(yong)(yong)中(zhong)高濃度(du)氯(lv)(lv)化物的裝(zhuang)置比較(jiao)少,因(yin)此(ci)在80℃以(yi)下時,以(yi)將氯(lv)(lv)離子作為(wei)不(bu)純成分包(bao)含在內的溫(wen)水為(wei)對(dui)象,高濃度(du)食(shi)鹽水試(shi)驗難度(du)較(jiao)大,所以(yi)隨著(zhu)溫(wen)水處理裝(zhuang)置的普及,一般采用(yong)(yong)帶有縫隙(xi)的試(shi)片(后述)通過(guo)稀(xi)薄食(shi)鹽水來進行(xing)評價。