316NG不锈钢在高纯水环境中的腐蚀行为

通过腐蚀失重试验,获得了316NG不锈钢在高纯水环境中的腐蚀失重曲线及均匀腐蚀速率;采用XPS、XRD、SEM等手段对腐蚀产物的组成元素、物相、形貌进行了分析。结果表明:316NG不锈钢在高纯水环境中的平均腐蚀速率为0.05mm/a,远小于304NG不锈钢和321不锈钢的;腐蚀产物膜主要以耐蚀性强的磁铁矿Fe_3O_4、尖晶石类氧化物FeCr_2O_4和NiFe_2O_4、镍和铬氧化物及氢氧化物等形式存在,且(铬+镍)与铁的原子比高于基体的,说明316NG不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。

核级316NG控氮奥氏体不锈钢的局部腐蚀行为

采用电化学测试法、点腐蚀试验法、盐雾腐蚀试验法和慢应变速率测试法,分别对比研究了核级316NG控氮奥氏体不锈钢和321奥氏体不锈钢的局部腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜、光学显微镜等分别观察腐蚀后不锈钢的表面形貌。结果表明:316NG和321不锈钢晶间腐蚀再活化率分别为3.83%和4.47%,点腐蚀速率分别为10.74g/(m2·h)和45.97g/(m2·h),盐雾腐蚀速率分别为2.14×10-2 g/(m2·h)和12.32×10-2 g/(m2·h),应力腐蚀开裂敏感指数分别为0.078和0.10;316NG不锈钢中N和Mo元素提高了其耐局部腐蚀性能,因此其耐局部腐蚀性能均优于核电站结构材料321不锈钢的。

316NG和321不锈钢在模拟海洋大气氛围中的电化学点蚀性能研究

利用电化学极化曲线和临界点蚀温度测量方法,对比研究316NG和321不锈钢在3.5%的Na Cl溶液中的抗点腐蚀性能。实验结果表明:所有测试温度下(室温、40℃、60℃、80℃)316NG的点蚀击穿电位(Eb)均显著高于321不锈钢;随着温度升高,316NG和321不锈钢的Eb显著下降,抗点蚀性能变差;3.5%Na Cl溶液中316NG和321不锈钢的临界点蚀温度(CPT)分别为20.1℃和3.9℃。从电化学角度看,在模拟海洋环境下,316NG的抗点蚀性能显著优于321不锈钢。扫描电镜下在321不锈钢的点蚀坑中观察到Ti N或Ti C颗粒存在,致使抗点蚀性能降低。

316NG焊接接头在含氯离子的高温高压水中应力腐蚀开裂研究

通过慢应变速率拉伸(SSRT)试验和高温电化学相结合的方法,研究外加电位对奥氏体不锈钢316NG焊接接头在含氯离子的高温高压水中应力腐蚀开裂(SCC)倾向的影响。试验结果表明:退火态316NG焊接接头SCC敏感性随外加电极电位升高而增大,且存在一个介于+50^+100 mV[相对标准氢电极(vs.SHE)]之间的SCC临界电位;低于该电位时,SCC敏感性较小,无明显沿晶开裂,仅断口边缘处存在少量穿晶开裂,随电极电位变化不明显;高于该临界电位时,SCC敏感性急剧增加,并出现明显的沿晶开裂。此外,高温Ar和腐蚀性低(电极电位≤50 mV)的环境中,焊接接头的断裂为力学主导的塑形开裂,其与焊接接头的硬度分布密切相关,硬度越低,越容易断裂;强腐蚀性(电极电位>50 mV)环境中,焊接接头的断裂为腐蚀主导的脆性开裂;显然,焊缝及热影响区的SCC敏感性高于母材。

316NG不锈钢在硼-锂溶液中的电化学腐蚀行为研究

利用电化学方法获得316NG不锈钢(316NG)在300℃、pH=5～8硼-锂溶液中的极化曲线和交流阻抗(EIS),并绘制相应水化学条件下的电位-pH图。结果表明:碱性条件下钝化区尤其是二次钝化区极化电流急剧减小,pH=7～8时阳极极化表现出3次钝化现象,偏碱性条件极化阻抗显著高于偏酸性和近中性条件,说明碱性条件下316NG表面钝化膜保护效果更佳。pH=5时电化学极化后样品表面主要生成Cr2O3和Fe2O3;碱性条件下(pH=6～8)样品表面氧化膜为分层结构:最外层为Fe3O4,随深度增加开始出现NiFe2O4,内层成分主要为FeCr2O4。随着电导率升高,溶液电阻、电荷传递电阻和钝化膜电阻均显著降低。依据极化曲线绘制的电位-pH图与文献结果相吻合。

敏化处理对316NG奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响

在模拟压水堆腐蚀环境条件下,进行了未敏化与725℃敏化处理的316NG奥氏体不锈钢腐蚀疲劳实验。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、金相显微镜(OM)分析了试样微观结构、偏析相化学成分及裂纹扩展状况,研究了材料疲劳裂纹扩展行为。研究结果表明:敏化处理可显著抑制316NG奥氏体不锈钢在腐蚀环境中的疲劳裂纹扩展;裂纹扩展速率由未经敏化处理的2.21×10^(-4) mm/次减小到敏化处理10min的1.02×10^(-4) mm/次。敏化处理试样的偏析相颗粒数量增多,萌生的支裂纹也增多,导致裂纹扩展速率减小。但是,敏化处理会导致偏析相颗粒中Cr元素含量增加,颗粒附近的基体成为贫铬区,电化学腐蚀加剧,促进裂纹的扩展。

核级316NG奥氏体不锈钢在热老化条件下的析出相

通过热老化模拟试验、电解萃取试验和热力学计算方法(CALPHAD)研究了核级316NG奥氏体不锈钢在核环境下的析出相情况。结果表明,316NG奥氏体不锈钢在450℃老化100 h无析出相;老化500 h的主要析出相为Cr_(23)C_(6);老化1000 h的主要析出相为Z-CrNbN、Cr_(23)C_(6)和Laves_C14。然后,采用CALPHAD方法建立了316NG奥氏体不锈钢的热力学数据库,并以此数据库为基础,利用Thermo-Calc软件计算了316NG奥氏体不锈钢在450℃平衡状态下的析出相组成为Cr_(23)C_(6)、Z-CrNbN、Laves_C14、Ni_(3)Si和MX,析出相总原子分数为3.5%,其中Ni_(3)Si和MX的含量很低(0.46%)。通过CALPHAD方法计算得到的析出相组成与450℃等温退火1000 h后的热老化试验结果符合得较好,从而获得关于316NG奥氏体不锈钢在长时间热老化条件下的析出相规律及组织成分的较为完善的信息。