奥氏体不锈钢在注氧超临界水中的应力腐蚀行为研究

降低延伸率与破断强度， 加速应力腐蚀开裂 。 （ ２ ） 后， 试样的氧化程度加重 ， 标距段表面色泽为氧化程度较深 的蓝灰 缩短断裂失效时 间，
色， 而除氧水质 的试样表 面色泽为有金属色泽的深黄色。 试样断裂 ＨＲ ３ Ｃ 在添加溶解氧浓度为 １ ０ ０ ０ ｇ ／ ｌ （ ｇ 的超临界水 中破断 时间有 处没有产生 明显 的颈缩 。 标距段 表面均分布有 较多的细小二次裂 所延 长， 氧在超 临界温度下兼具加速腐蚀与钝化作用 ， 导致奥 氏体 （ ３ ） 材料 纹。 利用金相法可观察到裂纹起源于表面 ， 沿晶粒晶界向基体扩展， 不锈钢的应力腐蚀敏感性与溶解氧浓度为非线性增长关系。
ｌ Ｎ ｌ Ｏ ． ２ ３ ０
ｌ ｃ ｕ １ ０ ． ０ ４ ０
机械性能 （室温）
屈服 强 度（ Ｍ Ｐ ａ ）
３ ６ ０ ／ ３ ５ ５
ｌ 抗 拉强 度（ Ｍ Ｐ ａ ）
ｌ ８ １ ５ ／ ８ １ ０
Ｉ 延 伸率 （ ％ ）
Ｉ ６ ０ ／ ５ ８
氧化膜 ， 外层为Ｆ ０ ， 内层为 富ｃ ｒ 的尖 晶石（ Ｆ ｅ ｃ ｒ ， ０ ） 。 Ｅ Ｄ Ｓ 元素能 Ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏｎ Ｃ ｒ ｅ ｃ ｋ ｉ ｎ ａ Ｏ ｆ Ａ］ ］ ｏ ｙ ｓ ｆ Ｏ ｒ 谱分析表 明 ，裂纹尖端 的Ｃ ｒ 含量（ ８ ％） 相 比与 附近 区域的Ｃ ｒ 含量 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ １ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｒ ｅ Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ 。Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ
如 图６ 所示 。
表面在超 临界水 中受应力作用产生微细裂纹 ， 被视为断裂源 ， 裂纹
图７ 为试样断 口扫描微观形貌。 在断 口边缘可观察到河流状解 尖端氧化膜中Ｃ ｒ 、 Ｍｎ 等元素有不 同程度流失 ， 诱发沿晶腐 蚀开裂。 ４ ） ＨＲ ３ Ｃ 在超临界水 中产生高温热时效行为 ， 晶粒组织 长大并析 出 理断面特征 ， 如 图８ 所示。 断 口中部则呈现沿晶腐蚀特征， 并在 图９ 所 （ 构成沿晶开裂初始条件， 在水化学作用下扩展为沿晶应力腐蚀 示的 晶界处发现裂纹 ， 这表明裂纹起源于应力腐 蚀， 其模 式为沿 晶 ａ相，
钝化膜 阻止 氧化腐蚀 扩展 的必要元 素， Ｍｎ 贝 Ｕ 有助于提高材料的塑 ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ Ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ 韧性 ， 这些元素在表层 的匮乏导致氧化膜保护性下降 ， 在应力作用 Ｅ ｄ ｉ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｔ ． Ｒ ．Ａ ｌ ｌ ｅ ｎ ，Ｐ ． Ｊ ．Ｋ ｉ ｎ ｇ ，ａ ｎ ｄ Ｌ ．Ｎ ｅ ｌ ｓ ｏ ｎ Ｔ Ｍ Ｓ（ Ｔ ｈ ｅ Ｍ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ，
［ ２ ］ Ｇ ．Ｓ ． Ｗ ａ ｓ 。Ｐ ．Ａ ｍｐ ｏ ｒ ｎ ｒ ａ ｔ ，Ｇ ．Ｇ ｕ ｐ ｔ ａ ，ｅ ｔ ａ ｌ 。Ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ
中浸蚀后 ， 未表现出敏化倾 向， 但是在６ ２ ０ ＂ Ｃ的超临界水中进行长时 Ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ １ ｎ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ，Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ １ ｏ ｆ Ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ 间的慢 应变速率 拉伸 测试后 ， 金属 晶粒 尺寸有所增大 ， 晶粒度 由试 Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ 。Ｖ ｏ １ ．３ ７ １ 。Ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｓ １ ３ 。１ ５ Ｓ ｅ ｐ ｔ ｅ ｍ ｂ ｅ ｒ ２ ０ ０ ７ ，Ｐ Ｐ ．１ ７ ６ －
（ １ ８ ％ ） 有所下降 ， Ｎｉ 、 Ｍｎ 元 素含 量 也 相 对 较 低 。 Ｃ ｒ 、 Ｎｉ 是 形 成保 护性 ｔ ｈ ｅ ｉ ２ ｔ ｈ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ］Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｖ １ ｒ Ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ １ Ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ －
Ｉ ｓ ｉ ｌ ｏ ． ２ ２ ５
ｌ Ｐ １ ０ ． ０ １ ７
Ｓ Ｏ ． ０ ０ ３
Ｉ Ｃ ｒ Ｉ ２ ４ ． ９ ２
Ｎ ｉ ２ １ ． ０ ｏ
Ｉ wenku.baidu.com Ｆ ｅ ｌ Ｂ ａ １ ．
Ｉ Ｎ ｂ １ ０ ． ５ ０ ０
应力腐蚀断裂 ， 试样 在除氧水 和注 氧水 中的断裂均遵循这一模式 ， 开裂 。
断Ｅ １ 形貌相似 ， 在注 氧水 中的断口表面氧化程度更深 。 参考文献： 研究揭示［ ２ １ 奥 氏体不锈钢在超临界水中形成双层或三层结构的
［ １ ］ Ｇ ．Ｓ ．Ｗ ａ ｓ 。Ｓ ．Ｔ ｅ ｙ ｓ ｓ ｅ ｙｒ ｅ ，Ｃ ｈ ａ ｌ ｌ ｅ ｎ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ
％
＿ 工 艺设计改造及检测检修 、 ｎ ａ ｓ ｃ － ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔ ｅ ｎ ｏ Ｉ ｏ ｇ ｙ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ； ｅ ｗ
表１ ＨＲ ３ Ｃ 化 学成 分 与机 械 性 能 指 标
化学 成分 （ ｗｔ ％）
Ｃ ０ ． ０ ６ ０
Ｉ Ｍｎ Ｉ １ ． ２ ０ ０
下易 于 诱 发 裂 纹 。
Ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｓ＆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ） ，Ｓ ａ ｌ ｔ Ｃ ｉ ｔ ｙ（ Ｕ Ｓ Ａ ） ，２ ０ ０ ５ ，Ｐ Ｐ ． １ ３ ４ ３ —
１３ ５ ７ ．
取拉 断后 试样 标距 段横 截面 观 测金相 组织 ， 如 图１ ０ 所示， ＨＲ３ Ｃ 在６ ２ ０ Ｘ ３ 空气中进行敏化处理 以及在沸腾 Ｃ ｕ Ｓ Ｏ ／ Ｈ２ Ｓ Ｏ 溶 液