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        奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕研究現狀

        作者:鎮田機械 時間:2019-03-28 09:01
        奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕研究現狀 由于奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕問題在不銹鋼構件的工程應用中普遍出現且危害很大,因而受到眾多專家學者的廣泛關注。目前為止國內外學者對于不同材 信息摘要:

        奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕研究現狀

        由于奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕問題在不銹鋼構件的工程應用中普遍出現且危害很大,因而受到眾多專家學者的廣泛關注。目前為止國內外學者對于不同材料及外部條件下應力腐蝕裂紋尖端化學和電化學狀態、應力強度和裂紋擴展速率的關系、氫在應力腐蝕裂紋擴展中的作用以及應力和應變速率在應力腐蝕裂紋萌生和擴展中的作用等方面的研宄已經取得了很大的進展。

        奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕研究現狀

        在應力腐蝕中,腐蝕介質對應力腐蝕行為的影響最大,因此在不同介質中的不銹鋼應力腐蝕行為已被大量學者廣泛研宄。如黃毓暉等研宄了60°C時不同NaCl溶液濃度對304奧氏體不銹鋼抗應力腐蝕性能的影響,結果顯示隨著NaCl濃度的增加,304不銹鋼試件的應力腐蝕敏感性先增大后減小,且在應力腐蝕過程中氫和應力的交互作用增加了304不銹鋼應力腐蝕敏感性[38];呂國誠等在不同Cr濃度下對304不銹鋼試樣進行慢拉伸試驗,得到了時間條件下304不銹鋼構件發生應力腐蝕開裂的臨界氯離子濃度[39];方智等研宄了304不銹鋼在室溫HCl+NaCl溶液中的應力腐蝕機理,結果表明應力腐蝕裂紋的形核與在酸性氯化物溶液中不銹鋼表面形成的吸附產物薄膜有關[40];姜勇等研宄了316L不銹鋼在NaOH溶液中的應力腐蝕行為,結果顯示當溫度較高時,316L不銹鋼在低濃度的NaOH溶液中也會具有較大的應力腐蝕敏感性[41];關橘心等研宄了高溫水環境下溫度對316L不銹鋼應力腐蝕開裂的影響,發現隨溫度的升高316L不銹鋼脆性指標增大,250C是試樣發生應力腐蝕的敏感溫度[42];Elsariti等研宄了室溫下316不銹鋼在不同濃度的NaCl溶液環境中的應力腐蝕行為,結果表明隨著NaCl濃度的升高,應力腐蝕敏感性增加,但當試驗時間進一步延長后,不同濃度NaCl溶液環境下的試件應力腐蝕裂紋長度逐漸趨于一致[43];Lee等利用在304不銹鋼沸水反應堆一次冷卻管上開人工半圓形表面裂紋試樣,研宄了不同環境參數對其應力腐蝕作用的影響,提出了一種改進的環境-斷裂耦合模型,這一模型考慮了裂紋附近電化學勢、溶液導電性、流動速率等參數的影響,與單純的斷裂力學模型相比,該模型能夠更加準確地預測裂紋生長率與斷裂韌性之間的關系。

        奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕研究現狀

        此外,不銹鋼構件的應力狀態同樣對應力腐蝕行為有較大的影響。對此,Nishimura研宄了304和316不銹鋼在恒定負載下酸性溶液環境中的應力腐蝕特征,結果表明在試驗條件下應力腐蝕裂紋以穿晶和沿晶相混合的模式擴展,并可通過比較作用在試件上的最大應力值與臨界應力值的大小來判斷應力腐蝕是否發生[45];李巖等應用自行設計的設備在試樣上預制點蝕坑,通過恒載荷應力腐蝕試驗得出在試驗條件下304L不銹鋼發生應力腐蝕臨界應力在80%Rp〇.2左右[46];Martin等通過研宄低應變速率下冷變形量對316L奧氏體不銹鋼焊件的應力腐蝕行為影響,發現腐蝕環境對應力腐蝕敏感性的影響大于冷變形量的影響,另外對于焊接接頭來說,由于焊接熱輸入的作用,已發生冷變形的金屬發生了回復和再結晶的作用,因此冷變形量對焊接接頭應力腐蝕裂紋敏感性基本沒有影響[47];Edwards等利用彎曲試驗來研宄304不銹鋼在MgCl環境中應力腐蝕裂紋萌生與擴展的特點,結果表明在試驗條件下應力腐蝕發生的臨界應力為10MPa,臨界濕度為30%,而裂紋擴展速率主要由裂紋尖端Cl_擴散速率決定[48]。

        奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕研究現狀

        不銹鋼的顯微組織和化學成分也是影響其應力腐蝕行為的重要因素??禋g舉等對316LN奧氏體不銹鋼進行不同變形量的軋制并對試樣分別進行恒載拉伸應力腐蝕試驗,結果表明316LN應力腐蝕裂紋的擴展速率對變形量很敏感,隨軋制變形量的增加,其抗應力腐蝕性能顯著降低[49];Kain等通過控制晶界能量,提高隨機晶界的密度提高了奧氏體不銹鋼抗沿晶應力腐蝕的能力[50];關凱書等對202不銹鋼焊接接頭的腐蝕失效進行了分析并提出了預防措施,如降低材料的含碳量,增加穩定性元素Ti和Ni的含量,采用較低的焊接熱輸入,以及對焊接接頭進行焊后熱處理等[51];Alyousif等研宄了304、310和316不銹鋼在MgCl溶液中的應力腐蝕和氫脆現象,發現與退火狀態相比,這三種不銹鋼在敏化狀態下奧氏體不銹鋼的應力腐蝕和氫脆敏感性都較低。此外對于304不銹鋼來說,應力腐蝕裂紋以穿晶模式擴展而氫致裂紋以沿晶模式擴展,并且從氫致沿晶斷裂向應力腐蝕穿晶斷裂的轉化存在一個臨界溫度,且在敏化狀態下的臨界轉化溫度要高于退火狀態下的臨界轉化溫度[52];Nishimura等研宄了在鹽酸溶液中,敏化溫度對316奧氏體不銹鋼儲罐應力腐蝕開裂的影響,發現到敏化溫度在1000K左右時,應力腐蝕斷裂的主要模式由穿晶斷裂轉變為沿晶斷裂,對于敏化處理后的316不銹鋼試樣,其應力腐蝕主要是由晶界滑移、富Cr碳化物的析出、Cr的貧化、裂紋尖端氧化膜腐蝕電流的形成這幾方面的原因造成的[53]。

        值得注意的是,雖然多年來國內外眾多學者已對不銹鋼在各種條件下的應力腐蝕進行了大量的研宄,然而由于應力腐蝕現象的復雜性,人們對不銹鋼應力腐蝕的機理尚未取得統一的見解。但是工程人員仍可以從材料的選擇、應力的消除以及環境的控制等方面入手來預防應力腐蝕的出現,因此研宄特定條件下材料的應力腐蝕行為及其產生的原因是有必要的。

         

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