杜东海等：冷变形316L不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀 ·199* 步骤S1、S3、S4、S8和S9是不同温度下含氧量为 2mgL的实验.过渡实验在325℃下进行，最初水中 为饱和空气，从图8中可以看到过渡阶段进行的很顺 利.裂纹扩展速率达到一个稳定值后开始通入5%0，+ A“的混合气，通入混合气后裂纹扩展速率很快就达到 0 mm 一个稳定值也说明了裂纹已经顺利完成过渡，顺利完 成了裂纹的穿晶扩展向沿晶扩展转变.S1的裂纹扩 图5横向裂纹全貌 Fig.5 Cross section of cracks 展速率6.61×10-7mms.为了对该实验结果进行 确认，我们进行了Ar除氧然后再通入5%0，+Ar的混 保证试样可以顺利的从疲劳时的穿晶开裂方式过渡到 合气的实验.S3阶段裂纹扩展速率为6.19×10-7 在高温高压水中的沿晶开裂网.2mgL溶解氧和氩 mms,可见实验结果具有很高的重复性.从图9中 气除氧时不同温度下裂纹长度随时间增长的曲线见图 看到S4阶段温度转到250℃后率裂纹扩展速率立即 8,具体详细的裂纹扩展行为见图9 下降，S8阶段转变温度至300℃后裂纹扩展速率有一 图6裂纹扩展速率实验后316L不锈钢典型的断面形貌.(a)实验开始时穿晶向沿晶过渡：(b)典型的应力腐蚀开裂区域 Fig.6 Typical SEM morphologies of the fracture surface of 316L stainless steel specimens after the crack growth rate test:(a)transition area of transgranular stress cracking to intergranular stress in the beginning of the test:(b)typical intergranular stressco cracking area 11.6 12.8 过度325℃ 316L,空气中成劳 11.5 K=38.5 MPa.miR.F=0.5 Hz 5.90x10*mm·￥ 12.6 325℃.2mgL40 S9 325C.0mgL0 S5 S6 S7 S8 11.4 2.64×10mms 12.4 84 250C,2mgL0, 13 12.2 250℃.0mgL0, s3 200C.0mgL40 11.2 90= 300℃.0mg-L0 12.0 300℃.2mgL0 11.1 S2 200℃，2mg-L-0 1.01×10 118 11.0 -R1 316L压水堆辅助管道 11.6 155MPa,30MPa·mn,高纯水 10.9 0g 过渡 53-220hR-0.7,f=0.001Hz.保持时间-9000s 11.4 10. 250500750100012501500175020002250 0 10 20 30 40 50 60 实验时间小 实验时间小 图7使用半正弦波加载得到的316L不锈钢在空气中的疲劳裂 图8316L不锈钢在不同温度下的裂纹扩展随时间的变化曲线 Fig.8 Crack length versus time curve for 316L stainless steel in wa- 纹扩展曲线 Fig.7 Crack length versus time curve for 316L stainless steel in air ter at various temperatures under half-sine wave loading 2.2不同温度下Ar除氧时的裂纹扩展速率结果 点上升在S9阶段降低温度至200℃后裂纹扩展速率 步骤S2、S5、S6和S7是不同温度下氩气除氧的实 又出现了明显的降低.当S2~S3和S7~S8由Ar除 验.S2阶段实验进行了一段时间发现裂纹扩展速率 氧转变为通入2mg·L02时裂纹扩展速率由小逐渐 为负值，因此判断该过程中裂纹两侧的晶粒发生了接 增大并达到稳定状态.S3阶段裂纹扩展速率达到稳 触.为了保证裂纹正常的往前扩展在357~386h使用 定状态只需要大约15h,而S8阶段则需要80h. 梯形波加载方式(R=0.8,f=0.001Hz,保持时间9000杜东海等: 冷变形 316L 不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀 图 5 横向裂纹全貌 Fig． 5 Cross section of cracks 保证试样可以顺利的从疲劳时的穿晶开裂方式过渡到 在高温高压水中的沿晶开裂［8］． 2 mg·L － 1溶解氧和氩 气除氧时不同温度下裂纹长度随时间增长的曲线见图 8，具体详细的裂纹扩展行为见图 9． 步骤 S1、S3、S4、S8 和 S9 是不同温度下含氧量为 2 mg·L － 1的实验． 过渡实验在 325 ℃下进行，最初水中 为饱和空气，从图 8 中可以看到过渡阶段进行的很顺 利． 裂纹扩展速率达到一个稳定值后开始通入 5% O2 + Ar 的混合气，通入混合气后裂纹扩展速率很快就达到 一个稳定值也说明了裂纹已经顺利完成过渡，顺利完 成了裂纹的穿晶扩展向沿晶扩展转变． S1 的裂纹扩 展速率 6. 61 × 10 － 7 mm·s － 1 ． 为了对该实验结果进行 确认，我们进行了 Ar 除氧然后再通入 5% O2 + Ar 的混 合气 的 实 验． S3 阶 段 裂 纹 扩 展 速 率 为 6. 19 × 10 － 7 mm·s － 1，可见实验结果具有很高的重复性． 从图 9 中 看到 S4 阶段温度转到 250 ℃ 后率裂纹扩展速率立即 下降，S8 阶段转变温度至 300 ℃ 后裂纹扩展速率有一 图 6 裂纹扩展速率实验后 316L 不锈钢典型的断面形貌． ( a) 实验开始时穿晶向沿晶过渡; ( b) 典型的应力腐蚀开裂区域 Fig． 6 Typical SEM morphologies of the fracture surface of 316L stainless steel specimens after the crack growth rate test: ( a) transition area of transgranular stress corrosion cracking to intergranular stress corrosion cracking in the beginning of the test; ( b) typical intergranular stress corrosion cracking area 图 7 使用半正弦波加载得到的 316L 不锈钢在空气中的疲劳裂 纹扩展曲线 Fig． 7 Crack length versus time curve for 316L stainless steel in air under half-sine wave loading 点上升在 S9 阶段降低温度至 200 ℃ 后裂纹扩展速率 又出现了明显的降低． 当 S2 ～ S3 和 S7 ～ S8 由 Ar 除 氧转变为通入 2 mg·L － 1 O2时裂纹扩展速率由小逐渐 增大并达到稳定状态． S3 阶段裂纹扩展速率达到稳 定状态只需要大约 15 h，而 S8 阶段则需要 80 h． 图 8 316L 不锈钢在不同温度下的裂纹扩展随时间的变化曲线 Fig． 8 Crack length versus time curve for 316L stainless steel in wa￾ter at various temperatures 2. 2 不同温度下 Ar 除氧时的裂纹扩展速率结果 步骤 S2、S5、S6 和 S7 是不同温度下氩气除氧的实 验． S2 阶段实验进行了一段时间发现裂纹扩展速率 为负值，因此判断该过程中裂纹两侧的晶粒发生了接 触． 为了保证裂纹正常的往前扩展在 357 ～ 386 h 使用 梯形波加载方式( Ｒ = 0. 8，f = 0. 001 Hz，保持时间 9000 · 991 ·