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在我国,高含H2S-CO2-Cl-酸性油气田的腐蚀问题十分严重,人们迫切的想要选择一类同时具备耐腐蚀和经济成本要求的不锈钢材投入工业生产。奥氏体不锈钢虽然拥有优良化学稳定性和力学性能,却存在严重的应力腐蚀开裂问题。本文选取冷轧、固溶、时效三种状态310S奥氏体不锈钢作为实验研究的对象,开展组织观察、应力腐蚀行为研究和电化学特性测试,探究影响310S应力腐蚀开裂的因素及其机理。首先观察了材料的金相显微组织和透射电镜组织。发现固溶态310S为完全奥氏体化组织,晶粒尺寸不均,位错错密度较低。冷轧态310S无马氏体生成,组织内部存在大量滑移带和孪晶,滑移带周围还分布大量位错。时效态310S晶界有大量析出物聚集,晶内也出现了胞状析出物,经过分析与判断其成分为M23C6。接着依次对不加载荷和加载荷的试样开展了腐蚀电化学实验。结果表明,无论加载与否,30%冷轧可以在一定程度上提高310S钢材的耐蚀性,而900℃时效处理会使310S钢材更易遭到腐蚀。另外,应力的加载会使材料的耐蚀性变差。通过深层次分析,发现总阻抗的减小主要来源于膜电阻Rf的减小。因此可以推断加载应力后310S钝化膜的成分、厚度或致密性等性质发生了改变,使材料的耐蚀性降低。最后开展应力腐蚀实验。在四点弯曲试验中,仅冷轧态试样发生了断裂,在试样表面还可观察到许多未贯穿试样的裂纹,开裂形式为穿晶断裂。在SSRT实验中,冷轧态310S虽然拥有更低的ISCC,但试样的δ仅2.75%,且断裂时间短,因此应力腐蚀的倾向最大;时效试样的ISCC达到91.51%,δ仅为4.61%,比固溶态试样更易发生开裂。在H2SO4酸性环境中拉伸的310S试样表面被严重腐蚀,渗氢试样侧面有塑性区,它们的强度和延伸率较空拉试样都有不同程度的降低,但均高于H2S-CO2环境中的试样。在H2S-CO2环境中拉伸的试样侧面有许多裂纹,且裂纹周边和裂纹尖端尚未发生开裂的地方发生了一定程度的局部腐蚀。通过充氢TEM实验,发现进入310S的原子H会促进位错的运动,进而更容易发生位错的增值与塞积,导致应力集中。