Characterization of the crack initiation and propagation in Alloy 600 with a cold-worked surface

Abstract

The crack initiation on a cold-worked surface of Alloy 600, exposed to simulated pressurized water reactor primary water, was mechanistically studied through high-resolution characterization. Mechanical polishing introduced a thin recrystallization layer on the specimen surface, which lead to the crack initiation along highlydeformed recrystallization grain boundaries after preferential oxidation. Intergranular crack propagation occurred once the initiation cracks met the matrix grain boundaries under the external loading and the residual stress introduced by the prior 20% cold working. The controlling mechanism of SCC crack propagation was believed to be an intergranular selective oxidation mechanism.

Observation of internal oxidation in a 20% cold-worked Fe-17Cr-12Ni stainless steel through high-resolution characterization

“…Intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) has affected structural materials exposed to primary water of pressurized water reactors (PWRs) [1][2][3][4]. To date, several mechanisms have been proposed that describe the mechanisms controlling IGSCC of austenitic alloys, including the slip-oxidation model [5], the hydrogen embrittlement model [6], the creep-cavity model [7], and the internal oxidation model (IOM) [8][9][10][11]. The IOM was firstly proposed by Scott et al [8] in the study of IGSCC of Alloy 600 after exposure to the primary water of PWR.…”

Проблемы Коррозии И Физико-Механические Модели Разрушения Конструкционных Материалов Для Энергомашиностроения

“…Миграция границ зерен происходила, когда растворенные элементы (такие как Cr и Fe) были избирательно окислены. В работе [19] [25][26][27][28], таким образом происходит диффу зионная миграция границ зерен. Обогащение Cr пассивной пленки может быть неоднородным на наноразмерном уровне и варьироваться в зависи мости от оксидных нанозерен, составляющих барьерный слой пассивной пленки [4].…”

“…Коррозионное растрескивание под напряжени ем понимается как разрушение металла при воз действии растягивающих напряжений и агрессив ной среды. На сегодняшний день был предложен ряд механизмов для объяснения поведения КРН, включая механизм разрыва пленки, механизм во дородного охрупчивания, механизм формирова ния полости и механизм межзеренного селектив ного окисления [19].…”

“…В работах [19,29,33,34] было изучено влияние механической обработки нержавеющей стали на инициирование КРН при различных уровнях оста точных напряжений. Общей особенностью микро трещин является то, что направление растрескива ния перпендикулярно направлению обработки (на вертикальном фрезерном станке).…”

“…В работах [29,34] отмечается, что операция полировки улучшила сопротивление КРН, благодаря синергии трех факторов: сжимаю щих напряжений, минимальной пластической де формации и улучшенной шероховатости поверхно сти. В работе [19] методом сканирующей электрон ной микроскопии высокого разрешения в резуль тате полировки в сплаве 600 был обнаружен тон кий слой зоны деформации (200-700 нм), состоя щий из наноразмерных рекристаллизованных зе рен. Границы зерен преимущественно состояли из пористых карбидов.…”