溫度對奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂敏感性的影響

單廣斌,遲立鵬,宋曉良,黃賢濱,屈定榮

(1.中國石化青島安全工程研究院,山東青島 266071 2.北京科技大學,北京 100086)

某企業煤制氫裝置中一些設備和管道選用了18-8奧氏體不銹鋼，其原料中含有一定量的氯，且經常超設計值，氯的存在不僅僅對不銹鋼產生點蝕，還可能會引起不銹鋼設備和管道的應力腐蝕開裂[1]，這引發了企業的擔心。除控制原料氯含量外,還需要對腐蝕高風險部位加強監檢測。溫度是影響腐蝕的一個重要因素和評價腐蝕風險關鍵參量。關于溫度對應力腐蝕的影響的研究已比較多，一般來說隨溫度升高，應力腐蝕敏感性升高[2,3]，但大多研究針對常溫或<150 ℃的常壓環境下[4-9]，部分高溫高壓環境下的研究也多針對核電系統[10,11]，對于煤制氫裝置環境的應力腐蝕研究還比較少，本文針對煤制氫裝置高溫高壓環境，開展溫度對應力腐蝕敏感性影響研究。

1 樣品準備與實驗方法

試樣材料選用00Cr18Ni10固溶態鋼板，經機械加工成標距25.4 mm，直徑Φ5 mm棒狀拉伸試樣。

實驗環境模擬某廠煤制氫黑水環境：壓力6.5 MPa，Cl-濃度：100 mg/L，氨氮：320 mg/L,硫化物：1 mg/L,氣相中CO2體積百分比18%。實驗溫度選用30，70，90，110，130，150，250 ℃。

設備選用了CORTEST慢拉伸測試系統，測試方法參照GB/T 15970《金屬和合金的腐蝕應力腐蝕試驗》第7部分慢應變速率試驗，試樣完全浸在溶液液面以下，應變速率選用10-5/s。

2 實驗結果與討論

不同溫度條件下的拉伸曲線見圖1，結果表明隨著溫度的升高，延伸率降低，抗拉強度降低。以不同條件下平均延伸率和溫度作圖，其變化趨勢更加明顯，見圖2。30 ℃，70 ℃延伸率變化較小，而90～130 ℃延伸率急劇降低，溫度進一步上升延伸率變化又趨緩。

圖1 不同溫度慢拉伸曲線

圖2 不同溫度延伸率變化

在SEM下對拉伸斷口進行觀測，發現70 ℃的拉伸斷口主要為韌窩斷口,僅局部少量解理痕跡，圖3(a)(b)。……