BFe30-1-1（焊态）在海水中的应力腐蚀试验研究
李孝华 陈玮 (安徽海丰精细化工股份有限公司 合肥230022 )
刘晓冬 杨建国 徐翔 (合肥通用机械研究院 合肥 230031 )
摘 要：本文着重研究BFe30-1-1（焊态）材料在海水中的应力腐蚀行为，采用慢应变速率应力腐蚀试验方法，评定BFe30-1-1（焊态）材料在海水中发生应力腐蚀开裂的敏感性。
关键词：慢应变速率 海水 应力腐蚀开裂
1 前言
目前，人们在针对海水腐蚀环境中选用的材料越来越多，如双相不锈钢、铜合金、钛及钛合金、镍基合金等等。其中铜合金BFe10-1-1、BFe30-1-1被认为是比较好的抗海水腐蚀用材[1]，因而经常被用来作为耐海水腐蚀的热交换器、滨海工业使用的各种管道及其他耐海水腐蚀的结构件。
然而，近几年来，在石油、化工、核电、海洋等领域内出现设备应力腐蚀开裂的报道越来越多[2] [3]，在海水腐蚀环境（尤其是被污染的海水）中出现设备应力腐蚀开裂的情况也经常发生[4] [5]，尤其是焊态设备，焊接过程中容易产生热应力，因而使得设备更容易产生应力腐蚀开裂，多数设备应力腐蚀开裂事故都与设备的焊接过程有直接的关系[5]。
本文着重研究BFe30-1-1（焊态）材料在模拟海水中的应力腐蚀行为，采用慢应变速率应力腐蚀试验方法，评定BFe30-1-1（焊态）材料在海水中发生应力腐蚀开裂的敏感性。为BFe30-1-1材料在海水腐蚀环境的应用提供理论依据。
慢应变速率应力腐蚀破裂试验研究技术（SSRT）[6]是二十世纪七十年代后逐步发展起来的，****的优点是可将实际用材与实际工况直接相结合，快速、准确地进行抗应力腐蚀开裂（SCC）性能的评估[7]。在石油、化工、海洋、核电等领域内，这一试验研究技术得到大量的应用，为选用抗SCC 用材提供了可靠的依据，并取得巨大的经济效益。
2 试验条件
2.1试验设备
2.1.1进行SSRT试验的试验机是日本东申工业株式会社制造的SERT-5000-D9H型恒慢应变速率应力腐蚀试验机(CONSTANT-SLOW EXTENSIONRATE TESTING TYPE STRESS CORROSIONCRACKING TESTER)，如图1 所示。
2.1.2断口微观扫描电镜为日本日立公司生产的S—570型扫描电镜。
2.2试验方法
2.2.1 本次试验研究采用的慢应变速率应力腐蚀试验方法按照GB/T15970.7 — 2000（idtISO7539-7：1989）《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第7部分：慢应变速率试验》（Corrosion ofmetalandalloys –Streecorrosiontesting-Part7:Slowstrain rate testing）标准执行。
2.2.2模拟的海水溶液按3.5％NaCl水溶液配制。
2.3试样
2.3.1试样的化学成分
试样的化学成分见表1。
2.3.2试样的力学性能
试样的力学性能见表2。
2.3.3试样的尺寸
按照GB/T15970.7--2000标准，进行本次试验的试样为光滑的板状试样。试样的形状及尺寸如图2所示，试样取向为横向。
2.3.4试样的编号
HBT 试样——在常温海水中使用了二年以上的试样。
BT 试样——目前产品出厂时制的试样。
2.4试验温度、压力条件
本次试验研究选用的试验温度为室温，压力为常压。
2.5试验介质
本次试验研究确定的试验的介质为海水溶液，按3.5％NaCl水溶液配制。
2.6应变速率的确定
控制SCC 的关键就是应变速率，已经研究的结果[8]及大量的资料和文献都证明，产生SCC 敏感的应变速率都集中在10-5～10-7S-1范围内。在此基础上，并根据本次试验采用的标准，确定本次试验研究的应变速率为10-6S-1数量级。
3 试验结果的评定
至于SSRT试验结果的评定，一般原则（ISO、英国、日本、美国、比利时、荷兰、德国、加拿大、前苏联采用的SSRT试验方法及制定的有关标准）上由以下几种方法进行评定：
3.1在载荷—拉伸曲线上，将在惰性介质中的各特征参数与在腐蚀介质中的特征参数进行对比，从而判断应力腐蚀敏感性。
3.2借助低倍显微镜，对断裂的试样表面进行二次裂纹的观察以做定性的评定，然后用金相技术，对二次裂纹的长度进行测量，再根据试样的破断时间可以计算出平均裂纹扩展速率，以进行应力腐蚀敏感性的评定。
3.3借助扫描电镜，对断口上应力腐蚀区域进行测量，按其所占的比例进行应力腐蚀敏感性的评定。
除上述方法以外，还有人用其他方法来进行SSRT 的试验结果的评定。
本次试验根据我们已研究的结果[8]及有关文献[9]采用下述三种方法进行SSRT试验结果的综合评定。
3.3.1在载荷—拉伸曲线上，将在惰性介质中的各特征参数与在腐蚀介质中的特征参数进行对比，采用公式进行SSRT试验结果评定，公式如下：
其中：ISCC ——应力腐蚀敏感性指数
I惰－在惰性介质中的试验参数（σb、δ5、ψ）
I腐－在腐蚀介质中的试验参数（σb、δ5、ψ）
ISCC 值越大，应力腐蚀敏感性越大。
3.3.2借助低倍显微镜进行二次裂纹的宏观观察。
3.3.3借助扫描电镜对断口形貌进行分析，对断裂试样的断口形貌进行观察以定性的评定，然后对有SCC 区域的长度及宽度进行测量，再根据试样的破断时间可以计算出平均裂纹扩展速率，进行应力腐蚀敏感性的评定。 |
