316L不锈钢应力腐蚀研究进展

316L不锈钢具备良好的力学性能、焊接性能、耐蚀性能,被广泛应用于化工管道、船舶及核电等领域。因其应用环境复杂,316L不锈钢在特定介质环境和拉应力的协同作用下,易发生应力腐蚀开裂,导致严重事故。概述了316L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生及扩展的规律,总结了其应力腐蚀的阳极溶解和氢致开裂两种微观主导机制的特点。在此基础上,针对介质环境、材料、表面应力状态3个影响因素,综述了近年来通过调节介质环境的pH、溶液浓度、引入压应力、优化微观结构及涂层工艺等方面,改善316L不锈钢应力腐蚀性能的研究进展。最后,基于316L不锈钢面临的应力腐蚀问题,从应力腐蚀机制和防护措施两方面展望了316L不锈钢应力腐蚀的研究热点和方向。     

溶解氧对高温水中冷变形316L应力腐蚀开裂的影响规律

为研究冷变形不锈钢材料在不同溶解氧含量时的开裂规律,使用经冷弯变形的管道316L不锈钢在模拟压水堆一回路温度和压力的条件下进行实验.使用直流电压降法,原位在线测量材料在水中不同含氧量下的裂纹扩展速率.实验结果:材料的裂纹扩展速率随溶解氧含量的升高而升高.在含氧量小于0.2mg/L时这种变化趋势非常的显著,而当超过该值后,这种变化趋势变得缓慢.对这一现象产生的原因进行了分析.     

pH值对高温高压水中304L不锈钢应力腐蚀开裂的影响

在高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸试验方法,研究了不同pH值对304L不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响规律,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行观察与分析.结果表明:在300℃时,304L不锈钢在弱酸性和弱碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,且酸性越强,敏感性越大.在中性溶液中,304L不锈钢的强度和塑性损失较小,应力腐蚀敏感性较小,断口分析与之吻合.     

残余应力对表面纳米化316L不锈钢疲劳性能影响

超声喷丸处理工艺在316L不锈钢表面制备出了纳米表面晶层,对表面纳米化后和未表面纳米化的316L不锈钢试样进行拉拉低周疲劳试验,然后对试件进行表面残余应力进行测试,并对表面纳米化后材料疲劳性能的影响机理进行了初步分析探讨.研究结果表明,超声喷丸表面纳米化处理可以有效使材料在表面产生残余压应力,并使得表面晶粒细化,从而有效抑制疲劳裂缝萌生,提高材料疲劳寿命.     

电位极化方式对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

在慢应变速率拉伸过程中通过施加循环电位扫描及电位阶跃等不同的电位极化方式，研究了奥氏体不锈钢在酸性氯化物溶液中的应力腐蚀开裂敏感性，并利用ＳＥＭ技术观察了断口形貌。结果表明，电位扫描速度和电位阶跃频率对裂纹萌生扩展起决定作用。相同电位范围内，电位阶跃比电位扫描导致更高的材料断裂敏感性。     

电位极化方式对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

在慢应变速率拉伸过程中通过施加循环电位扫描及电位阶跃等不同的电位极化方式，研究了奥氏体不锈钢在酸性氯化物溶液中的应力腐蚀开裂敏感性，并利用ＳＥＭ技术观察了断口形貌．结果表明，电位扫描速度和电位阶跃频率对裂纹萌生扩展起决定作用．相同电位范围内，电位阶跃比电位扫描导致更高的材料断裂敏感性．     

316L不锈钢焊缝腐蚀行为的电化学研究

316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性能、加工性能和高抗氧化性能而被广泛应用于核电、石油、化工等领域。316L不锈钢的应用大多需要焊接成型,但焊接过程中化学成分,组织形态和相关性能的改变,使316L不锈钢的耐蚀性能降低,在焊缝接头处以及焊缝部位优先发生腐蚀,严重影响了不锈钢的使用寿命和安全性。本文采用交流阻抗法和阳极极化常规电化学方法,结合课题组自主研发的扫描微电极技术研究316L不锈钢焊缝区的腐蚀行为,探讨钨极氩弧焊和CO2保护焊两种不同焊接方法对316L不锈钢抗腐蚀能力的影响以及氯离子浓度对焊接样品抗腐蚀能力的影响。结果表明,经过腐蚀电化学方法检测后,焊接样品的耐腐蚀性能较基材样品均发生明显降低,具体表现为氩弧焊焊接样品和CO2保护焊焊接样品在阳极极化曲线的开裂电位Eb,腐蚀电位Ecorr均较基材样品负,钝化区△E较基材样品变窄。交流阻抗谱测试得出氩弧焊焊接样品与CO2保护焊焊接样品的电荷转移电阻Rct均较基材样品小。同时,通过不同实验分析均表明,在NaCl溶液和FeCl3溶液中,氩弧焊焊接样品的耐蚀性能较CO2保护焊焊接样品好。实验结果还表明,随着氯离子浓度的升高,两种焊接样品的耐蚀性能均降低。     

304L不锈钢在核电一回路水中应力腐蚀行为的研究

 在模拟核电一回路高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸试验方法,研究温度对304L不锈钢应力腐蚀开裂的影响规律。通过扫描电镜观察,对试样断口形貌进行分析。结果表明,在高压水环境中,随着温度的升高,材料有向脆性断裂转变的倾向,抗拉强度等参数变化不大,延伸率和断面收缩率略有降低;在研究温度范围内,304L不锈钢试样断口未发现明显脆性解理特征;温度处于200-345℃区间时,没有发现存在304L不锈钢敏感温度,材料应力腐蚀敏感性较低。     

316L不锈钢焊缝腐蚀行为的电化学研究

 316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性能、加工性能和高抗氧化性能而被广泛应用于核电、石油、化工等领域.316L不锈钢的应用大多需要焊接成型,但焊接过程中化学成分,组织形态和相关性能的改变,使316L不锈钢的耐蚀性能降低,在焊缝接头处以及焊缝部位优先发生腐蚀,严重影响了不锈钢的使用寿命和安全性.本文采用交流阻抗法和阳极极化常规电化学方法,结合课题组自主研发的扫描微电极技术研究316L不锈钢焊缝区的腐蚀行为,探讨钨极氩弧焊和CO₂保护焊两种不同焊接方法对316L不锈钢抗腐蚀能力的影响以及氯离子浓度对焊接样品抗腐蚀能力的影响.结果表明,经过腐蚀电化学方法检测后,焊接样品的耐腐蚀性能较基材样品均发生明显降低,具体表现为氩弧焊焊接样品和CO₂保护焊焊接样品在阳极极化曲线的开裂电位E_b,腐蚀电位E_corr均较基材样品负,钝化区ΔE较基材样品变窄.交流阻抗谱测试得出氩弧焊焊接样品与CO₂保护焊焊接样品的电荷转移电阻R_ct均较基材样品小.同时,通过不同实验分析均表明,在NaCl溶液和FeCl₃溶液中,氩弧焊焊接样品的耐蚀性能较CO₂保护焊焊接样品好.实验结果还表明,随着氯离子浓度的升高,两种焊接样品的耐蚀性能均降低.     

不锈钢焊接接头在MgCl2溶液中的应力腐蚀开裂研究

用插销法评定了０Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢及其焊接接头在１４３℃、４２％ＭｇＣｌ２溶液中的应力腐蚀开裂（ＳＣＣ）敏感性，测定了接头各区抗ＳＣＣ的临界值σｉｍｐＳＣＣ，明确指出奥氏体晶粒度是热影响区（ＨＡＺ）ＳＣＣ抗国的最主要的因素，其中焊接ＨＡＺ的晶粒度与ＳＣＣ临界值σｉｍｐＳＣＣ成线性关系，为口分析表明，各区的ＳＣＣ属于穿晶型，断口形貌呈准解理特征。     

压水堆一回路主管道316 L不锈钢的电化学腐蚀行为

通过中心复合设计试验法设计试验,结合动电位极化曲线和电化学阻抗谱的测量以及氧化膜形貌观察和成分测量,研究了温度(30~350℃)、Cl-质量浓度(10~1000μg·L-1)和溶解氧质量浓度(0~200μg·L-1)3种因素对压水堆一回路主管道316L不锈钢电化学腐蚀性能的影响.结果表明:温度是影响316L不锈钢电化学腐蚀性能最显著的因素,温度越高,腐蚀电流密度越大,点蚀电位越低;Cl-浓度和溶解氧浓度对316L不锈钢电化学腐蚀性能的影响与温度密切相关,温度较低时(T<150℃),Cl-浓度和溶解氧浓度均对316L腐蚀电流密度几乎无影响,但点蚀电位却随Cl-浓度增加和溶解氧浓度的降低而降低;温度较高时,分别为T>130℃和T>150℃,Cl-浓度和溶解氧浓度均对316L点蚀电位几乎无影响,但腐蚀电流密度却随Cl-和溶解氧的浓度增加而显著增加,腐蚀加剧.电化学阻抗谱的测量和氧化膜形貌的观察也进一步验证了上述试验结果.     

冷变形316 L不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀

采用恒应力强度因子K=33 MPa·m1/2的加载方法,利用直流电压降方法在线监测核辅管道316L不锈钢在高纯水中应力腐蚀裂纹扩展速率。对比200、250、280和325℃温度下,氩气除氧和含有2 mg·L-1溶解氧的水化学环境中材料的裂纹扩展速率发现：溶解氧为2 mg·L-1时的裂纹扩展速率明显比氩气除氧时的裂纹扩展速率高。氩气除氧时,裂纹扩展速率在250℃时有一个最高点;溶解氧为2 mg·L-1的条件下,裂纹扩展速率随温度的升高而升高。     

钝化预处理对316L不锈钢在漂液中电化学腐蚀性能的影响

采用电化学测试、SEM分析等方法,研究了316 L不锈钢在质量分数为30%的浓硝酸溶液及98%硫酸+20 g/L硝酸钾混合液两种钝化剂预处理后的特性,以及在ClO2漂液中的电化学抗腐蚀性能。结果表明,316 L不锈钢在25℃、30%硝酸介质中处理30 min时抗点蚀能力ΔE可达到773 mV,钝化效果较好。EIS图谱表明:316 L不锈钢在ClO2漂液中具有双容抗弧特征,钝化处理容抗弧半径较未钝化的增大,处理后的316 L不锈钢在60℃出现了Warburg阻抗;钝化膜的外层电阻和内层电阻均比未钝化的大。经钝化处理后的316 L不锈钢在ClO2漂液中的受腐蚀速率较未钝化的降低近一半,与钛材相比耐蚀性较差,但能在一定条件下起到减缓腐蚀的作用。     

含氮316L不锈钢氮合金化工艺研究

在常压和真空条件下研究了温度与氮分压对316L不锈钢中氮溶解度的影响,钢中氮的溶解度随着温度的降低而升高,随着氮分压的增大而增大.建立了316L不锈钢氮溶解度热力学计算模型,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合.在1773～1873K条件下,生产控氮型316L不锈钢,氮分压要控制在6～28kPa以上;生产中氮型316L不锈钢,氮分压要控制在22～101kPa以上.常压下吹氮10min,钢液含氮量即可超过0.10%.     

溶解氧和温度对O6Cr17Ni12Mo2Ti不锈钢在超临界水中应力腐蚀的影响

通过慢应变速率拉伸试验,在超临界水环境中研究了溶解氧和温度对06Cr17Ni12Mo2Ti不锈钢的应力腐蚀开裂倾向的影响规律. 试验结果表明:在含不同溶解氧量(0/200/2000μg·kg-1 ) 的450℃和550℃超临界水环境中,不锈钢都呈现出不同程度的应力腐蚀开裂倾向. 随着水中溶解氧含量的增加,不锈钢的应力腐蚀开裂倾向更为明显. 随着温度的上升,应力腐蚀开裂倾向反而会下降. 在含不同溶解氧量(0/200/2000μg·kg-1 )的650℃超临界水环境中,不锈钢只发生塑性断裂,未发现应力腐蚀开裂倾向,并且溶解氧对其影响也不是很明显.     

H_2SO_4－NaCl溶液中奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

在室温下研究了奥氏体不锈钢在Ｈ＿２ＳＯ＿４－ＮａＣｌ溶液中的应力腐蚀开裂敏感性．结果表明，应力腐蚀受外加电位和氯化物浓度的影响．在２．５（Ｈ＿２ＳＯ＿４）－０．２～０．６ｍｏｌ·ｄｍ￣（－３）（ＮａＣｌ）溶液中发生穿晶型应力腐蚀开裂，在极化曲线的活化。钝化过渡区电位区间发生腐蚀开裂。应力腐蚀开裂可归因于位错的滑移台阶出现而导致钝化膜的破裂，再经过选择性电化学溶解而产生．     

316L不锈钢粉末的电子束选区熔化成形

电子束选区熔化技术在人体植入物、航空航天小批量零件的直接快速制造方面具有重要的意义。为此,该文采用自行研制的电子束选区熔化设备,研究了电子束选区熔化316L不锈钢粉末的工艺参数、微观组织及熔化成形机理。结果表明:电子束电流、作用时间和聚焦电流对层间结合情况影响较大,作用时间和填充线间距对可成形性影响较大;当能量密度系数为62.8 GJ/m3、基板厚度为0.5mm时,制备的成形件晶粒细小,组织均匀,无气孔、裂纹及未熔颗粒等缺陷出现。