D01:10.13374/i.issnl001053x.2010.12.010 第32卷第12期 北京科技大学学报 Vol 32 N9 12 2010年12月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Deg 2010 值对高温高压水中304L不锈钢应力腐蚀开裂的 影响 董超芳》关裔心2) 程学群)刘飞华)李岩2)任爱”李晓刚D 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 摘要在高温高压水环境中，采用慢应变速率拉伸试验方法研究了不同H值对304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，304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，304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. 关键词不锈钢：应力腐蚀开裂腐蚀：拉伸试验 分类号TG17282 Effects of pH values on the stress corrosion crack ing of304L sta inless steel in h igh-tem perature and h gh-pressure water DONG Chao fang)GUAN Yuxin 2)CHENG Xue qun,LIU Fei-hua,LI Yar REN A,LIXiao gang) 1)Comosion and Protectin Center Uniersit of Scence and Technopgy Beijing Beijng100083 China 2)Life Assesm ent Center Suzhou Nuclear Pover Reseach Instinite Suhou215(04 China ABSTRACT The effects ofPH vales on the stress corrospn crac ing (SCC of 3041.sninless steel n hh temperature and high pressure waterwee sudied using spw stain rae tension SRT)est The fracture morphopgy ofSCC ppecinens was aayyzed with the ail of scanning electronm croscopy(SEM).It is shown that3041.stainless seel exhb its a h gh susceptbilit SCC n weak alka lne and acidic soutpns at300C.and he susceptbility ncreases by decreasing the H vale of the solutpn In neutral solutpns boh the strengh and toughness of3041.stainless steel display a lim ited pss indicatng that3041.stainless steel has a pw susceptb ility to SCC Fracpgraphy anaysis is also consistentwih hese conc lusions KEY WORDS stainless steel stress corros pn crackn corros pn tensile testing 不锈钢材料在压水反应堆核电站中得到广泛使 腐蚀产物的增加，尤其会导致多次酸性超标现象. 用，其在高温高压水环境中的服役性能一直是研究 因此，研究不锈钢在不同H值溶液中的应力腐蚀 的重点.已有的研究主要考察侵蚀性阴离子，氧化 开裂敏感性，对确保设备安全可靠运行很有意义， 膜、材料治金条件、高温纯水环境和腐蚀破裂电位等 Ruhe等研究了敏化304不锈钢在289℃含 因素对应力腐蚀破裂的影响，而另一重要参 氧水中应力腐蚀行为，溶液中添加少量硫酸其H 数一H值对不锈钢应力腐蚀作用也很显著.在 值约为6结果表明304不锈钢发生沿晶应力腐蚀 压水反应堆中，需要向一回路添加氢氧化锂中和硼 敏感性升高.Chrism an等1句利用慢应变速率技术， 酸，硼酸浓度随燃料的燃耗而降低，所以通过调节氢 研究了少量(4.35×104mo4L上低相对分子质量 氧化锂含量使一回路冷却剂在大部分循环过程中维 有机羧基乙酸在275℃水中，对敏化304不锈钢应 持在推荐H值水平.超出推荐范围会引起放射性 力腐蚀：结果表明，在含氧量为020.6m8工时， 收稿日期：2010-01-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(NQ50871020) 作者简介：董超芳(1976，女，教授，博士，Email cfons@us站e业cm第 32卷 第 12期 2010年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.12 Dec.2010 pH值对高温高压水中 304L不锈钢应力腐蚀开裂的 影响 董超芳 1) 关矞心 1, 2) 程学群 1) 刘飞华 2) 李 岩 2) 任 爱 2) 李晓刚 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. 关键词 不锈钢;应力腐蚀开裂;腐蚀;拉伸试验 分类号 TG172.82 EffectsofpH valuesonthestresscorrosioncrackingof304Lstainlesssteelin high-temperatureandhigh-pressurewater DONGChao-fang1) , GUANYu-xin1, 2) , CHENGXue-qun1) , LIUFei-hua2) , LIYan2) , RENAi2) , LIXiao-gang1) 1)CorrosionandProtectionCenter, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2)LifeAssessmentCenter, SuzhouNuclearPowerResearchInstitute, Suzhou215004, China ABSTRACT TheeffectsofpHvaluesonthestresscorrosioncracking(SCC)of304Lstainlesssteelinhigh-temperatureandhigh￾pressurewaterwerestudiedusingslowstrainratetension(SSRT)tests.ThefracturemorphologyofSCCspecimenswasanalyzedwith theaidofscanningelectronmicroscopy(SEM).Itisshownthat304LstainlesssteelexhibitsahighsusceptibilitytoSCCinweakalka￾lineandacidicsolutionsat300℃, andthesusceptibilityincreasesbydecreasingthepHvalueofthesolution.Inneutralsolutions, boththestrengthandtoughnessof304Lstainlesssteeldisplayalimitedloss, indicatingthat304Lstainlesssteelhasalowsusceptibility toSCC.Fractographyanalysisisalsoconsistentwiththeseconclusions. KEYWORDS stainlesssteel;stresscorrosioncracking;corrosion;tensiletesting 收稿日期:2010--01--26 基金项目:国家自然科学基金资助项目((No.50871020) 作者简介:董超芳(1976— ), 女, 教授, 博士, E-mail:cfdong@ustb.edu.cn 不锈钢材料在压水反应堆核电站中得到广泛使 用 ,其在高温高压水环境中的服役性能一直是研究 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破裂电位等 因素对应力腐蚀破裂的影响 [ 1--4] , 而另一重要参 数 ——— pH值对不锈钢应力腐蚀作用也很显著.在 压水反应堆中,需要向一回路添加氢氧化锂中和硼 酸 ,硼酸浓度随燃料的燃耗而降低,所以通过调节氢 氧化锂含量使一回路冷却剂在大部分循环过程中维 持在推荐 pH值水平 .超出推荐范围会引起放射性 腐蚀产物的增加 , 尤其会导致多次酸性超标现象. 因此 ,研究不锈钢在不同 pH值溶液中的应力腐蚀 开裂敏感性,对确保设备安全可靠运行很有意义 . Ruther等 [ 5]研究了敏化 304不锈钢在 289 ℃含 氧水中应力腐蚀行为, 溶液中添加少量硫酸, 其 pH 值约为 6,结果表明 304不锈钢发生沿晶应力腐蚀 敏感性升高.Christman等 [ 6] 利用慢应变速率技术, 研究了少量(4.35 ×10 -4 mol·L -1 )低相对分子质量 有机羧基乙酸在 275 ℃水中 , 对敏化 304不锈钢应 力腐蚀;结果表明 ,在含氧量为 0.2 ～ 0.6mg·L -1时, DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.12.010