应力腐蚀裂纹研究与应用

很多奥氏体不锈钢对SCC具有固有的敏化倾向，特别是在含Cl的环境中（如海水中）。图6-53示出了Copson曲线^[77]，它反映了在沸腾的氯化镁中抗SCC（应力腐蚀裂纹）的能力和Ni含量之间的关系。之所以用侵蚀性很强的环境，是为了加速腐蚀试验过程，这种腐蚀过程将在其他含氯环境（如海水）中发生。注意：图中的低谷发生在镍的质量分数为8%～12%的成分范围内。这正是很多普遍使用的奥氏体不锈钢如304和316的Ni含量范围。

选用更高的Ni含量[w（Ni）>20%]或者选用更低的Ni含量[w（Ni）<5%]都可以避免SCC。前一种情况通常是选用超级奥氏体不锈钢或选用Ni基合金。而在更低Ni情况，经常选用铁素体钢或双相不锈钢。SCC也曾经在碱性（高pH值）环境（如纸浆机及造纸机）中观察到。在这种环境中，为了避免碱致SCC，选用钢种时将采用和含氯环境下相同的规则。图6-54示出了316管板在纸浆机和造纸机的碱性氢氧化钠溶液中工作产生的穿晶SCC的例子。这个结构在碱性溶液中从开始工作到破坏还不满一年。焊接产生的残留应力加上外加的工作应力导致图6-54所示的严重开裂。在用双相不锈钢2205代替316钢后，工作了几年也未出现任何裂纹。

图6-53 不锈钢SCC的Copson曲线。阴影区代表了很多奥氏体钢的Ni含量范围（由Copson^[77]图重画）(www.xing528.com)

图6-54 316L管板焊件在碱性氢氧化钠溶液中工作形成的近缝区穿晶SCC

正确地选择钢种是防止应力腐蚀裂纹的最好方法。在本来要选择奥氏体不锈钢的应用场合采用铁素体或双相不锈钢可以避免SCC。焊接后由于改变了微观组织并产生残留应力，因而在本来有抗SCC能力的钢中可能引起SCC。而焊接时产生的敏化可能在奥氏体和铁素体类不锈钢中促成IGSCC。由于焊接设计或焊接工艺条件不当，使焊件产生高的残留应力或者产生应力集中都会促成SCC。有时候PWHT可用来降低残留应力和减少SCC的敏感性。但如前面指出的，在采用焊后热处理时要谨慎，避免产生“敏化”。