陆辉等：溶解氧和温度对06Cl7N12Mo2Ti不锈钢在超临界水中应力腐蚀的影响 ·1457· 人们对目前应用于超临界火电站和压水堆燃料组 做出性能评价.慢应变速率拉伸试验的优点就是试验 件等高温环境下材料进行初步筛选与评估，提出一系 周期短和重复性高，能够对材料的性能进行快速评价， 列超临界水冷堆燃料包壳候选材料，其中包括铁素体一 从而广泛应用于工程实践7 马氏体钢、奥氏体不锈钢、镍基合金及氧化物弥散强化 应力腐蚀开裂倾向T计算公式如下： （oxide dispersion strengthening,ODS）钢B-a T=4。-A ×100% 06Crl7Ni12Mo2Ti不锈钢作为候选材料之一，除了有 A 良好的力学性能之外，还需要具有较好的抗应力腐蚀 式中，A,为试样在高温氩气中慢应变速率拉伸试验后 开裂性能 的断后伸长率，A为试样在超临界水中慢应变速率拉 为了了解06Crl7Ni12Mo2Ti不锈钢在超临界水中 伸试验后的断后伸长率 的应力腐蚀开裂倾向，本文对06Crl7Ni12Mo2Ti不锈 用扫描电镜得到的试样断口形貌的分析标准是： 钢在温度为450、550和650℃及含不同溶解氧量(0/ 若试样的断口表面均为韧窝微孔，则认为是韧性的机 200/2000μgkg)的超临界水环境下进行慢应变速 械断裂：若试样的断口表面均为穿晶型或沿晶型的断 率拉伸试验，通过比较其塑性变形量以及断口形貌研 裂形貌，则认为是脆性断裂：若试样的断口中心部分是 究水中溶解氧及温度对O6Crl7Nil2Mo2Ti不锈钢的应 韧窝微孔，而边缘部分呈现穿晶型或沿晶型的断裂形 力腐蚀开裂敏感性的影响，为最终确定超临界水冷堆 貌，则认为具有应力腐蚀敏感性四 堆内构件材料的技术要求提供相应的数据支持. 1.2试验材料与试样 试验材料为06Cr17Ni12Mo2Ti奥氏体不锈钢，通 1试验内容 过X射线荧光光谱仪分析其化学成分，如表1所示. 1.1试验方法 试样经抛光和王水侵蚀后，用扫描电镜观测到的微观 本文通过在超临界水中慢应变速率拉伸试验开展 组织如图1所示，拉伸试验所用试样尺寸如图2所示. 研究，对比在高温氩气中的空白试验（指在惰性气体 在试验之前，试样在磨抛机上依次用180、400“、800° 中进行的慢应变速率拉伸试验，在该种环境下，只发生 和1200的碳化硅水砂纸进行打磨，之后在丙酮中进行 塑性断裂，未发生应力腐蚀开裂)进行应力腐蚀开裂 超声波清洗去污，再用超纯水冲洗，最后用游标卡尺测 倾向分析，并对试验后断口进行扫描电镜观察，对材料 量拉伸段尺寸. 表106Cxl7Ni12Mo2Ti的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of 06Crl7Nil2Mo2Ti stainless steel % C Mn P Cr Ni Mo Ti Fe 0.02 0.40 1.50 0.008 0.014 17 12.10 2.0 0.47 余量 13.75 42 图2慢拉伸试样（单位：mm) Fig.2 Specimen in slow strain rate tensile test unit:mm 和水化学回路组成，水回路装置如图3所示.试验条 件如表2所示，位移的测量采用光栅尺，材料失效判据 为最大应力的70%，水化学的控制方法：溶解氧通过 图1试样金相组织 气体质量流量控制器控制，用在线溶解氧仪检测：测温 Fig.I Metallography of the specimen 元件为K型热电偶.试验结束后对数据进行处理得到 相应的应力一应变曲线，根据应力一应变曲线得出材料 1.3试验装置与试验条件 的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。随后采用扫描 试验装置由高压釜、慢应变速率拉伸机、控制系统 电镜对试样断口形貌及标距段表面形貌进行观察分陆 辉等: 溶解氧和温度对 06Cr17Ni12Mo2Ti 不锈钢在超临界水中应力腐蚀的影响 人们对目前应用于超临界火电站和压水堆燃料组 件等高温环境下材料进行初步筛选与评估，提出一系 列超临界水冷堆燃料包壳候选材料，其中包括铁素体-- 马氏体钢、奥氏体不锈钢、镍基合金及氧化物弥散强化 ( oxide dispersion strengthening， ODS ) 钢［5--6］． 06Cr17Ni12Mo2Ti 不锈钢作为候选材料之一，除了有 良好的力学性能之外，还需要具有较好的抗应力腐蚀 开裂性能． 为了了解 06Cr17Ni12Mo2Ti 不锈钢在超临界水中 的应力腐蚀开裂倾向，本文对 06Cr17Ni12Mo2Ti 不锈 钢在温度为 450、550 和 650 ℃ 及含不同溶解氧量( 0 / 200 /2000 μg·kg － 1 ) 的超临界水环境下进行慢应变速 率拉伸试验，通过比较其塑性变形量以及断口形貌研 究水中溶解氧及温度对 06Cr17Ni12Mo2Ti 不锈钢的应 力腐蚀开裂敏感性的影响，为最终确定超临界水冷堆 堆内构件材料的技术要求提供相应的数据支持． 1 试验内容 1. 1 试验方法 本文通过在超临界水中慢应变速率拉伸试验开展 研究，对比在高温氩气中的空白试验( 指在惰性气体 中进行的慢应变速率拉伸试验，在该种环境下，只发生 塑性断裂，未发生应力腐蚀开裂) 进行应力腐蚀开裂 倾向分析，并对试验后断口进行扫描电镜观察，对材料 做出性能评价． 慢应变速率拉伸试验的优点就是试验 周期短和重复性高，能够对材料的性能进行快速评价， 从而广泛应用于工程实践［7--9］． 应力腐蚀开裂倾向 T 计算公式如下: T = A0 － A A0 × 100% ． 式中，A0为试样在高温氩气中慢应变速率拉伸试验后 的断后伸长率，A 为试样在超临界水中慢应变速率拉 伸试验后的断后伸长率． 用扫描电镜得到的试样断口形貌的分析标准是: 若试样的断口表面均为韧窝微孔，则认为是韧性的机 械断裂; 若试样的断口表面均为穿晶型或沿晶型的断 裂形貌，则认为是脆性断裂; 若试样的断口中心部分是 韧窝微孔，而边缘部分呈现穿晶型或沿晶型的断裂形 貌，则认为具有应力腐蚀敏感性［10］． 1. 2 试验材料与试样 试验材料为 06Cr17Ni12Mo2Ti 奥氏体不锈钢，通 过 X 射线荧光光谱仪分析其化学成分，如表 1 所示． 试样经抛光和王水侵蚀后，用扫描电镜观测到的微观 组织如图 1 所示，拉伸试验所用试样尺寸如图 2 所示． 在试验之前，试样在磨抛机上依次用 180# 、400# 、800# 和1200# 的碳化硅水砂纸进行打磨，之后在丙酮中进行 超声波清洗去污，再用超纯水冲洗，最后用游标卡尺测 量拉伸段尺寸． 表 1 06Cr17Ni12Mo2Ti 的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of 06Cr17Ni12Mo2Ti stainless steel % C Si Mn S P Cr Ni Mo Ti Fe 0. 02 0. 40 1. 50 0. 008 0. 014 17 12. 10 2. 0 0. 47 余量 图 1 试样金相组织 Fig． 1 Metallography of the specimen 1. 3 试验装置与试验条件 试验装置由高压釜、慢应变速率拉伸机、控制系统 图 2 慢拉伸试样( 单位: mm) Fig． 2 Specimen in slow strain rate tensile test ( unit: mm) 和水化学回路组成，水回路装置如图 3 所示． 试验条 件如表 2 所示，位移的测量采用光栅尺，材料失效判据 为最大应力的 70% ． 水化学的控制方法: 溶解氧通过 气体质量流量控制器控制，用在线溶解氧仪检测; 测温 元件为 K 型热电偶． 试验结束后对数据进行处理得到 相应的应力--应变曲线，根据应力--应变曲线得出材料 的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率． 随后采用扫描 电镜对试样断口形貌及标距段表面形貌进行观察分 · 7541 ·