304L不锈钢管的应力腐蚀行为分析

浙江至德钢业有限公司将304L不锈钢管拉伸试样分别放在空气及不同深度的模拟溶液中进行SSRT实验，结果如图所示。总体上看,304L不锈钢管在3种溶液环境中的断后延伸率均低于空拉后的延伸率，这说明材料在溶液中表现出一定的应力腐蚀敏感性。空拉与1000m的延伸率接近且相对较高,0m与2000m的延伸率较接近且相对较低,说明深海与浅海环境均可以提高SCC。1000m的延伸率高于2000m,是由于前者压力较低，氯离子对钝化膜的破坏作用小。另外,随着模拟深度的增大,材料的断裂强度也依次上升,说明静水压力的存在会阻碍位错运动,致使材料强化。为了量化304L不锈钢管在模拟环境中的应力腐蚀敏感性,采用延伸率损失系数Iδ和断面收缩率损失系数Iψ作为SCC敏感性指标:Iδ=(1-δs/δ0)×100％;Iψ=(1-ψs/ψ0)×100％。其中δs与δ0分别代表溶液与空气中的延伸率,ψs与ψ0分别代表溶液与空气中的断面收缩率。图为Iδ与Iψ的计算结果,0m与2000m下的SCC敏感性比较接近且均大于1000m,表明前两种环境中相对容易发生应力腐蚀开裂。

 4种304L不锈钢管试样拉伸完毕后,断口附近均呈现明显的颈缩现象，图为304L不锈钢管在不同模拟环境中SSRT断口边缘的SEM微观形貌。由图可见，304L不锈钢管的断口均有不同程度的韧窝,显示出韧性断裂的特征。其中1000m条件下的断口与空拉后的断口非常相似,韧窝均匀细小且伴随大量微孔洞,呈现典型的韧窝-微孔型韧性断裂。0m条件下的断口以浅韧窝为主，相比空气中表现出一定的应力腐蚀敏感性，而2000m条件下的断口相对平整,韧窝较少,且局部伴随着少量微孔洞,出现了河流状的脆性断裂形貌特征。图是304L不锈钢管在不同模拟环境中SSRT实验后的侧面裂纹。浅海条件下侧面形貌出现了微裂纹、点蚀及其引起的裂纹等特征;深海条件下侧面无明显的点蚀,主要为细长平直的独立裂纹,且裂纹扩展方向与外加拉应力方向垂直。图9b中的裂纹没有曲折状的沿晶断裂特征,主要是直线拓展,因此可以判定304L不锈钢管在模拟海水环境中发生的是应力腐蚀穿晶断裂。