D01:10.133741.isml00103x.2009.09.005 第31卷第9期 北京科技大学学报 Vol.31 No.9 2009年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sp.2009 高温水环境下温度对316L不锈钢应力腐蚀开裂的 影响 关裔心2) 李岩2”董超芳》刘飞华2》李晓刚1)任爱2) 程学群》 1)北京科技大学腐蚀与防护中心，北京1000832)苏州热工研究院寿命评估中心苏州215004 摘要在高温水环境中，采用慢应变速率拉伸实验方法研究了温度对316L不锈钢应力腐蚀开裂的影响规律并通过扫描 电镜(SEM)对试样断口形貌进行分析.结果表明：在高温水环境中，温度为200~345℃时316L不锈钢具有应力腐蚀开裂敏 感性：材料脆性指标随温度升高而增大.应力腐蚀开裂敏感性增强。断口分析与之吻合：250℃是316L不锈钢发生应力腐蚀开 裂的敏感温度.断口边缘形貌呈现明显脆性断裂特征 关键词316L不锈钢：应力腐蚀开裂：断口形貌：高温水 分类号TG172.82 Effect of temperature on stress corrosion cracking of 316L stainless steel in high- temperature water GUAN Yu-xin2,LI Yan2,DONG Chao-fang.LIU Fei-hua2.LI Xiao-gang.REN A2,CHENG Xuequn 1)Cormsion and Protection Center.Uriversity of Science and Technology Beiing.Beijing 100083.China 2)Life Assessment Centes Suzhou Nudlear Power Research Institute.Suzhou 215004 China ABSTRACT The effect of temperature on stress corrosion cracking (SCC)of 316 L stainless sted in high-temperature w ater was in vestigated using slow strain rate tests.The fracture morphology of 316 L stainless steel SCC specimens were analy zed with the aid of SEM.The strain-stress results showed that 316 L stainless steel exhibited SCC sesitivity in high-temperature water from 200 C to 345 C.and its brittlement increased with increase temperatu indicating that the SCC sensitivity of 316L stainless steel was raised. The fractography analy sis results also proved this susceptibility dearly.The SCC sensitive temperature of 316 L stainless steel is 250C.at which the edge fractography morphology of the specimens presented brittle fracture characteistics. KEY WORDS 316L stainless sted:stress cor osion cracking:fractography:high-temperature water 不锈钢材料由于其强度高、韧性好、耐腐蚀等优温度区停留，对确保设备安全可靠很有意义 越性能，在压水堆核电站被广泛使用，其在高温水环 Asakur匀等在200一300℃温度范围内测试了含氧 境下的服役性能也一直是研究的重点.已有的研究 纯水中304不锈钢的腐蚀速度；结果显示，在260℃ 主要考察侵蚀性阴离子、氧化膜、材料治金条件、高 时腐蚀速度最快.Andresen(对敏化的304不锈钢 温纯水环境和腐蚀开裂电位等因素对应力腐蚀开裂在25~288℃含200g·L1氧气和03g·L1 (SCC)的影响：另一重要参数一温度的影响 H2S04的水中的裂纹扩展速度进行研究：结果表明， 也逐渐得到重视但研究较少.压水堆核电站在正 温度在200℃左右的裂纹扩展速度最快，是25℃或 常运行过程中，介质温度随着机组的启动、热备用、 288Q时的30~100倍.石原等7的实验结果指出， 功率运行和停堆等状态的改变而改变，研究不锈钢 304不锈钢在150~325℃C范围内以225℃开裂时间 应力腐蚀开裂敏感性温度，减少或避免设备在敏感 最短，在250℃以上没有很大的变化，说明225℃是 收稿日期：200903-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N0.50871020) 作者简介：关高心(1981一，女，顾士研究生.E-maik yuxinguan@sina.com:董超芳(1976一。女，副教授.博士高温水环境下温度对 316 L 不锈钢应力腐蚀开裂的 影响 关 心1 , 2) 李 岩2) 董超芳1) 刘飞华2) 李晓刚1) 任 爱2) 程学群1) 1)北京科技大学腐蚀与防护中心, 北京 100083 2)苏州热工研究院寿命评估中心, 苏州 215004 摘 要 在高温水环境中, 采用慢应变速率拉伸实验方法研究了温度对 316 L 不锈钢应力腐蚀开裂的影响规律, 并通过扫描 电镜(SEM)对试样断口形貌进行分析.结果表明:在高温水环境中, 温度为 200 ～ 345 ℃时 316 L 不锈钢具有应力腐蚀开裂敏 感性;材料脆性指标随温度升高而增大, 应力腐蚀开裂敏感性增强, 断口分析与之吻合;250 ℃是 316 L 不锈钢发生应力腐蚀开 裂的敏感温度, 断口边缘形貌呈现明显脆性断裂特征. 关键词 316 L 不锈钢;应力腐蚀开裂;断口形貌;高温水 分类号 TG172.82 Effect of temperature on stress corrosion cracking of 316L stainless steel in high￾temperature water GUAN Y u-xin 1 , 2), LI Yan 2), DONG Chao-fang 1), LIU Fei-hua 2), LI Xiao-gang 1), REN Ai 2), CHENG Xue-qun 1) 1)Corrosion and Prot ection Cent er , Uni versit y of Science and Technology Beijing , Beijing 100083 , China 2)Life Assessment Center, Suzhou Nuclear Pow er Research Institute , Suzhou 215004 , China ABSTRACT The effect of temperature o n stress corrosio n cracking (SCC)of 316 L stainless steel in high-temper ature w ater was in￾vestigated using slow str ain rate tests.The fracture mo rpho logy of 316 L stainless steel SCC specimens were analy zed with the aid of SEM .The strain-stress results showed that 316 L stainless steel exhibited SCC sensitivity in high-temperature water from 200 ℃ to 345 ℃, and its brittlement increased with increase temperature , indicating that the SCC sensitivity of 316 L stainlesssteel was raised. The fracto graphy analy sis results also proved this susceptibility clearly .The SCC sensitive temperature of 316 L stainless steel is 250 ℃, at which the edge fractography mo rphology of the specimens presented brittle fracture characteristics. KEY WORDS 316 L stainless steel ;stress corrosion cracking;fractog raphy ;high-temperature water 收稿日期:2009-03-05 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .50871020) 作者简介:关 心(1981—), 女, 硕士研究生, E-mail:yuxinguan@sina.com ;董超芳(1976—), 女, 副教授, 博士 不锈钢材料由于其强度高 、韧性好 、耐腐蚀等优 越性能,在压水堆核电站被广泛使用,其在高温水环 境下的服役性能也一直是研究的重点 .已有的研究 主要考察侵蚀性阴离子、氧化膜、材料冶金条件 、高 温纯水环境和腐蚀开裂电位等因素对应力腐蚀开裂 (SCC)的影响[ 1-4] ;另一重要参数———温度的影响 也逐渐得到重视, 但研究较少 .压水堆核电站在正 常运行过程中, 介质温度随着机组的启动 、热备用 、 功率运行和停堆等状态的改变而改变 .研究不锈钢 应力腐蚀开裂敏感性温度, 减少或避免设备在敏感 温度区停 留, 对确 保设备 安全可 靠很有 意义. Asakura [ 5] 等在 200 ～ 300 ℃温度范围内测试了含氧 纯水中 304 不锈钢的腐蚀速度;结果显示 ,在 260 ℃ 时腐蚀速度最快 .Andresen [ 6] 对敏化的 304 不锈钢 在 25 ～ 288 ℃含 200 μg·L -1氧气和 0.3 μg·L -1 H2SO4 的水中的裂纹扩展速度进行研究;结果表明, 温度在 200 ℃左右的裂纹扩展速度最快 , 是 25 ℃或 288 ℃时的30 ～ 100 倍.石原等[ 7] 的实验结果指出, 304 不锈钢在 150 ～ 325 ℃范围内以 225 ℃开裂时间 最短 ,在 250 ℃以上没有很大的变化 ,说明 225 ℃是 第 31 卷 第 9 期 2009 年 9 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.9 Sep.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.09.005