作為不銹鋼的應(ying)力(li)腐蝕斷裂加速試驗液,M.A.Scheil 在1944年發表的沸點為154℃的42%MgCl2試驗液的濃度其實并不是42%,因為42%MgCl2溶液的沸點后來被證實是約143℃。為此,高濃度MgCl2溶液試驗后來采取154℃或者143℃來進行。在日本,基于學振第97委員會第3分科會的研究結果1975年制定的JIS G0576-1975“不銹鋼的42%氯化鎂腐蝕試驗方法”當中采用了沸點143℃的42%MgCl2溶液。不過最初設計出MgCl2試驗的美國ASTM G36采用了沸點155℃的MgCl2溶液。此外,術島在1960年針對各種濃度的MgCl2溶液,根據對21℃、50℃以及80℃的pH值測定結果外推到沸點,如圖7.7所示。根據這一結果,沸點143℃溶液的pH值為0.65,沸點154℃溶液的pH值為0.MgCl,試驗液的pH值較低,這一點對于之后進行的測定合金元素對應力腐蝕斷裂性的影響的試驗結果造成了很大的影響。
如上所述,通過高濃度MgCl2試驗液開發出的“耐應力腐蝕斷裂”不銹鋼,其實際的耐應力腐蝕斷裂性并不太好,為此,小若等(1973年)(1976年)及伊東等(1974年)采用各種濃度、溫度的MgCl2水溶液來研究應力腐蝕裂紋敏感性。圖7.8給出了MgCl2的濃度、溫度對于304不銹鋼和低磷高硅的耐應力腐蝕斷裂鋼是否會發生斷裂的影響。18Cr-15Ni-2Si鋼在最初試驗中的45%MgCl2沸騰液中沒有發生斷裂,但到30%~40%時發生了斷裂,尤其是在氧氣飽和的35%MgCl2水溶液中非常容易斷裂。此外,SUS316在45%MgCl2中和 SUS304不銹鋼一樣裂紋敏感性比較高,但到120℃以下就不會斷裂。
他們(1973年)還在(zai)(zai)各(ge)種(zhong)濃度的(de)沸(fei)騰MgCl2水溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中施加245 MPa的(de)應(ying)力(li)(li),研究各(ge)成分(fen)元(yuan)素對應(ying)力(li)(li)腐蝕斷裂(lie)(lie)(lie)破裂(lie)(lie)(lie)時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)影響。如圖7.9中的(de)SUS304所示,各(ge)試(shi)驗鋼都在(zai)(zai)某一濃度的(de)MgCl2溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中顯示出最(zui)小斷裂(lie)(lie)(lie)時(shi)(shi)間(jian)(jian)。之(zhi)所以出現最(zui)小時(shi)(shi)間(jian)(jian),是由于斷裂(lie)(lie)(lie)發生前(qian)的(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)隨溫(wen)(wen)度升高(或者(zhe)濃度增加)而延長,而另一方面(mian),斷裂(lie)(lie)(lie)傳(chuan)時(shi)(shi)間(jian)(jian)隨溫(wen)(wen)度升高(或者(zhe)濃度增加)變(bian)短的(de)緣故。就合金(jin)元(yuan)素的(de)影響來說:C、Si將表示最(zui)小斷裂(lie)(lie)(lie)時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)沸(fei)點(dian)移向(xiang)低(di)溫(wen)(wen)側(ce),降(jiang)低(di)在(zai)(zai)沸(fei)騰42%MgCl2溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(143℃)中的(de)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)敏(min)(min)感性;而Cr、Mo、Cu、N、P卻將表示最(zui)小斷裂(lie)(lie)(lie)時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)沸(fei)點(dian)移向(xiang)高溫(wen)(wen)側(ce),加大在(zai)(zai)沸(fei)騰42%MgC2溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中的(de)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)敏(min)(min)感性,其中鉬和銅在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)條件下能夠減少裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)敏(min)(min)感性。此外,即便(bian)改變(bian)鎳含量,表示最(zui)小斷裂(lie)(lie)(lie)時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)沸(fei)點(dian)也(ye)不會(hui)變(bian)化,但能夠減少整個溫(wen)(wen)度域(yu)的(de)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)敏(min)(min)感性。伊(yi)東等就Si、Mo、Cr、Ni的(de)影響也(ye)報(bao)告了(le)同樣的(de)結果。
小若等(1976年)對80℃下各種濃度的MgCl2溶液中的電位影響進行了研究,認為:SUS316的應力腐蝕斷裂發生的臨界電位要比SUS304高50mV,而且MgClb2的濃度在斷裂發生的最低限度以上時,如圖7-10所示:如果電位變高,腐蝕形態就會從應力腐蝕斷裂變為點腐蝕,而且應力腐蝕斷裂的范圍會隨著MgC2的濃度增加而擴大。
如上所述,由于MgCl2的濃度、溫度對應力腐蝕斷裂的影響已經明確,所以1977年以后日本國內幾乎不再使用42%以上的高濃度MgCl2溶液來進行試驗,如果要使用MgCl溶液進行試驗,一般會采用較低的濃度(25%、35%等)或者其他濃度。