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(bu)銹鋼(gang)、347不(bu)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。
中山等(1979年(nian))在20%NaCl(100℃)中采用SERT法對304鋼和含0.24%Mo和0.20%Cu的(de)(de)304不銹(xiu)鋼進行(xing)了耐應力腐蝕斷裂性試驗,結(jie)果也(ye)證明后(hou)者的(de)(de)裂紋敏感性較低,與42%MgCb溶液試驗的(de)(de)結(jie)果完全(quan)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,遲(chi)沢等(1980年)、小林等(1980年)運用20%NaCl來研究應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)發(fa)生的(de)(de)(de)電位(wei)(wei)-pH條(tiao)件。其(qi)(qi)中,通(tong)(tong)過包含(han)了各(ge)種(zhong)(zhong)添加劑(ji)的(de)(de)(de)20%NaCl溶(rong)液得(de)出的(de)(de)(de)、針對7種(zhong)(zhong)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)結果(guo)如(ru)圖(tu)7.12所(suo)示。會發(fa)生應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)的(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(tong)(tong)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)越好(hao)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang),其(qi)(qi)斷裂(lie)范圍(wei)就越處于(yu)低pH、高電位(wei)(wei)側(ce)。其(qi)(qi)他鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)沒有發(fa)生范圍(wei),如(ru)果(guo)電位(wei)(wei)變(bian)高僅僅會出現(xian)點(dian)腐(fu)蝕(shi);另外還發(fa)現(xian),發(fa)生應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)都(dou)是(shi)以點(dian)腐(fu)蝕(shi)為(wei)起點(dian)的(de)(de)(de)。不(bu)(bu)過,作為(wei)試驗(yan)液經常使用的(de)(de)(de)20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O溶(rong)液的(de)(de)(de)pH值不(bu)(bu)像高濃度MgCl2那么低,大約為(wei)4,其(qi)(qi)特征是(shi):在同溶(rong)液中不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)電位(wei)(wei)先變(bian)高,發(fa)生點(dian)腐(fu)蝕(shi)后,電位(wei)(wei)會移向低側(ce),到達(da)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)的(de)(de)(de)范圍(wei)。
使用高(gao)濃(nong)度食鹽水(shui)對各種(zhong)鋼進行比(bi)較(jiao),其(qi)結果(guo)和實際應用的(de)結果(guo)相一致。但涉及實際應用中高(gao)濃(nong)度氯(lv)化物的(de)裝置比(bi)較(jiao)少(shao),因此在80℃以下(xia)時(shi),以將氯(lv)離子作為不純(chun)成分包(bao)含(han)在內的(de)溫(wen)水(shui)為對象,高(gao)濃(nong)度食鹽水(shui)試驗難度較(jiao)大,所以隨著溫(wen)水(shui)處理裝置的(de)普及,一般采用帶有縫隙的(de)試片(后述)通(tong)過稀薄食鹽水(shui)來進行評價。