316L奥氏体不锈钢耐蚀性优异,在石油化工行业得到广泛应用。随着富含H₂S的油气田被开发,316L奥氏体不锈钢在H₂S和Cl^-溶液共同构成的复合环境中极易发生应力腐蚀开裂,造成经济损失和人员伤亡。除此之外,316L奥氏体不锈钢强度较低,满足力学要求可以通过冷变形强化。本文主要研究冷变形316L在Cl^-/H₂S环境下的应力腐蚀机理。首先,用慢应变速率拉伸试验（SSRT）研究固溶态和冷变形316L在不同温度的Cl^-/H₂S环境下的应力腐蚀敏感性。结果表明,冷变形增加了316L的应力腐蚀敏感性,但是不改变316L的应力腐蚀敏感性变化规律:从30℃到200℃,316L的应力腐蚀敏感性随温度的升高而增强,在200℃应力腐蚀敏感性最高;从200℃到300℃,316L的应力腐蚀敏感性随温度的升高而降低。用SEM观察固溶态和冷变形316L在Cl^-/H₂S环境下SSRT断口形貌特征,结果表明,冷变形和固溶态316L的断裂方式相同:30℃,150℃和300℃时,316L的断裂方式为穿晶断裂,200℃和250℃时,316L的断裂方式为沿晶断裂。通过金相显微镜和XRD对比分析固溶态和冷变形316L的组织差异。结果发现,经过冷变形,316L未发生马氏体相变,但是位错密度增加,产生大量滑移带和孪晶,位错的缠结阻碍塑性变形,因此316L得到强化。冷变形使316L的抗拉强度从600MPa提高到860MPa,但延伸率从73.72%下降到17.62%。其次,用SSRT研究了30℃、150℃、200℃和250℃下,冷变形316L在单独Cl^-或H₂S环境下的应力腐蚀敏感性,并用SEM观察冷变形316L的SSRT断口形貌特征。结果表明,冷变形316L除了在200℃的Cl^-环境外,在其他温度的单独Cl^-或H₂S环境下不发生应力腐蚀,只在Cl^-和H₂S共同存在的环境下才会发生应力腐蚀。然后,用SSRT研究冷变形316L在不同毒化剂的Cl^-环境下应力腐蚀敏感性,并用SEM观察SSRT断口形貌特征。结果表明,冷变形316L在Cl^-/H⁺环境中发生韧性断裂,在Cl^-/H⁺环境中添加毒化剂KSCN后,冷变形316L的断裂方式转变为脆性断裂,与冷变形316L在Cl^-/H₂S环境下的断裂方式相同。用扩散氢测量仪测量电化学充氢后冷变形316L的氢含量。结果表明,毒化剂可以提高进入316L内部的氢含量。最后,用SSRT研究冷变形316L在含H₂S的Cl^-和S^2-溶液环境下的应力腐蚀敏感性,并用SEM观察断口形貌特征。结果表明,冷变形316L在含H₂S的S^2-溶液中不发生应力腐蚀,在含H₂S的Cl^-溶液中发生应力腐蚀,并且冷变形316L的应力腐蚀敏感性随Cl^-浓度的升高而升高。冷变形316L在不同浓度Cl^-溶液中的极化曲线表明,冷变形316L的点蚀电位随Cl^-浓度的增加而负移。用扩散氢测量仪测量电化学充氢后冷变形316L的氢含量,结果表明,在有点蚀的情况下,进入冷变形316L内部的氢含量提高。冷变形316L发生应力腐蚀是Cl^-和H₂S共同作用的结果:Cl^-破坏冷变形316表面钝化膜产生点蚀,并引起裂纹的萌生,由于点蚀的存在,进入冷变形316内部的氢含量增加;H₂S溶于水形成的毒化剂进一步增加了进入冷变形316L内部的氢含量,导致冷变形316L发生氢致马氏体相变,局部脆性增加,冷变形316L发生脆性断裂。