316L奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)由于具有良好的(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng),而(er)被廣泛地(di)用(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)壓水堆(dui)核電(dian)站(zhan)(zhan)的(de)關(guan)鍵設(she)備,如堆(dui)內(nei)構件、蒸汽(qi)發生器支撐板(ban)、控制(zhi)(zhi)板(ban)和(he)主管(guan)道等。目前,我國(guo)在(zai)建的(de)新一(yi)代核電(dian)站(zhan)(zhan)的(de)主冷卻劑管(guan)材(cai)要(yao)求采(cai)用(yong)鍛件,而(er)不是(shi)傳統的(de)鑄件。關(guan)于鍛造(zao)態(tai)的(de)材(cai)料(liao)在(zai)模擬核電(dian)環境中的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)行(xing)為(wei),目前尚無經驗(yan),缺乏基(ji)(ji)礎腐(fu)(fu)蝕(shi)數據。本實驗(yan)將模擬核電(dian)站(zhan)(zhan)服役環境溫度,采(cai)用(yong)330℃的(de)高溫NaOH溶液,對國(guo)產(chan)(chan)的(de)核電(dian)主管(guan)道用(yong)鍛造(zao)態(tai)316L不銹(xiu)鋼(gang)的(de)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂行(xing)為(wei)進行(xing)評價(jia),并分(fen)析相應的(de)開裂機制(zhi)(zhi),為(wei)我國(guo)核電(dian)關(guan)鍵材(cai)料(liao)的(de)國(guo)產(chan)(chan)化提供基(ji)(ji)礎數據。
實驗用(yong)樣品取自國產核用(yong)鍛(duan)造(zao)態(tai)316L不銹鋼管道(dao),出廠時已鍛(duan)造(zao)并(bing)熱處(chu)理完畢。其化學成分(fen)(質量(liang)分(fen)數,%)為(wei):Cr17.14,Ni12.90,Mo2.77,Mn1.38,Si0.59,N0.17,C0.014,P0.013,Fe余量(liang)。
實(shi)(shi)驗中采(cai)(cai)用(yong)U型彎(wan)曲(qu)樣品評價材料的抗(kang)應力腐(fu)蝕開裂性能。高溫浸泡應力腐(fu)蝕實(shi)(shi)驗在(zai)容積為5L的附有純(chun)(chun)Ni內襯的靜態高壓釜(fu)中進(jin)行。采(cai)(cai)用(yong)分析(xi)純(chun)(chun)級別的粒狀NaOH與去離子(zi)水配制質量(liang)分數為4%的NaOH溶(rong)液,實(shi)(shi)驗溶(rong)液首先在(zai)70℃下采(cai)(cai)用(yong)高純(chun)(chun)N2連(lian)續(xu)除氧4h,然(ran)后升溫至330℃,保溫720h。
浸泡實驗結(jie)束后,采用配(pei)有能譜分析系(xi)統(tong)(EDS)的(de)(de)FEI XL30型環境掃描電子顯微鏡(ESEM)觀察樣(yang)品的(de)(de)表面(mian)及(ji)斷口形貌。利(li)用EBSD技術表征裂紋擴展路徑與樣(yang)品晶界之間的(de)(de)關系(xi),分析時將樣(yang)品放(fang)大至(zhi)300倍,步長為1.5μm。采用TSL OIM軟件處(chu)理實驗數據。結(jie)果表明:
(1)國產核電主管道用鍛造態316L不銹鋼在330℃的4%NaOH溶液中浸泡720h后發生了嚴重的應力腐蝕開裂失效。
(2)樣品脆性斷裂屬于沿晶型應力腐蝕開裂,斷口主要體現冰糖狀花樣,局部分布放射狀河流花樣與準解離臺階。
(3)在外加(jia)應(ying)力(li)(li)(li)的(de)作用下(xia),晶界(jie)富含Fe和Ni的(de)氧化物(wu)的(de)脆性(xing)開裂(lie)(lie)導致應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋(wen)擴展。316L不銹鋼在實驗條件下(xia)的(de)應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕開裂(lie)(lie)機制(zhi)屬于陽極溶解型-應(ying)力(li)(li)(li)使(shi)晶界(jie)氧化膜破裂(lie)(lie)模式(shi)。
