1.1 Hastelloy X合金

    高温合金HastelloyX是一种添加了钴和钨的镍-铬-钼合金。具有以下特性：在高达1200℃时具有优秀的抗氧化性、高温强度好、很好的成形性和焊接性和很好的抗应力腐蚀开裂性[6]。HastelloyX中Cr等主要起抗氧化作用，Cr、Mo等元素有固溶强化，沉淀强化与晶界强化等作用[7]。HastelloyX合金在高达1200℃高温时具有优秀的抗氧化性，也能应用于中性和还原性的气氛。同时HastelloyX合金能抗碳化和氮化气氛。由于足够高的高温强度与抗氧化腐蚀能力，所以常用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件[8]。高温氧化腐蚀是Hastelloy X合金材料在长期高温服役环境下失效的主要原因之一，是限制其发展的关键问题。

1.2 Hastelloy X的腐蚀

    由于金属腐蚀的领域广，机理比较复杂，其分类方法也是多样的，常见的腐蚀方法有按腐蚀环境、腐蚀形式和腐蚀过程三种方法进行分类。按腐蚀形式可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类，全面腐蚀是指腐蚀主要发生在金属表面某一区域，而表面的其他部分则几乎不被破坏。局部腐蚀主要发生在金属表面某一区域，而表面的其他部分则几乎不被破坏，局部腐蚀有很多类型[9]，主要包括：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢脆、疲劳破裂和选择性腐蚀。蒸汽发生管道用材HX合金在使用过程中主要以晶间腐蚀为主，故本文主要从这类腐蚀开展实验及相关分析。

1.2.1 晶间腐蚀

    常用的金属材料多为多晶结构，存在大量的晶界和相界，当处于特定的腐蚀介质中时，沿着这些晶粒间界会发生腐蚀，这便是晶间腐蚀[10]。这里所指的晶界并不是特指晶界这个过渡层，而是包括晶界在内的一个和晶粒尺寸相比很小的区域。这种腐蚀从金属表面开始，沿着晶界向内部发展，使晶粒间结合力大大丧失而导致材料强度几乎消失。遭受晶间腐蚀的金属外表面虽然十分光亮，但轻轻敲击即可碎成细沫，也是危害较大的局部腐蚀形式之一。晶间腐蚀常在不锈钢，镍基合金和铝铜合金上发生，主要是焊接接头或经一定温度、时间加热后使用的金属构件上发生的。除纯粹的晶间腐蚀外在应力和腐蚀介质的作用下，以晶间腐蚀为起源，可使不锈钢诱发晶间应力腐蚀开裂，若在晶界有碳化物析出时还易引发小孔腐蚀。晶间腐蚀的产生必须有两个基本因素[11]：一是内因，即金属或合金本身晶粒与晶界化学成分差异、晶界结构、元素的固溶特点、沉淀析出过程、固态扩散等金属学问题，导致电化学不均匀性，使金属具有晶间腐蚀倾向。而是外因，腐蚀介质能够加剧晶粒与晶界的电化学不均匀性。总之，当某种介质与金属所共同决定的电位条件下，晶界的溶解电流密度远大于晶粒本身的溶解电流密度时，便可产生晶间腐蚀。

    贫铬理论又统称为贫乏理论[12]，最早发现于奥氏体不锈钢，由于晶界析出碳化铬而引起晶界附近铬的贫化而造成晶间腐蚀，所以有人提出贫铬理论。近年来用贫乏理论也满意地解释了铁素体不锈钢的晶间腐蚀级Al-Cu合金和Ni-Mo合金的晶间腐蚀。

    下面以奥氏体不锈钢为例分析贫铬理论论据。多数的奥氏体不锈钢出厂时都经过固溶处理，在使用时当钢中含碳量大于0.03%，在敏化温度下使用或热处理，就会产生晶间腐蚀。以Cr18Ni8类型的奥氏体不锈钢为例，在1050-1100°C以上，在固溶0.10%-0.1%C，而在6000°C，固溶量不超过0.02%。根据Tuma在H2-CH4气流中得出

当Cr18Ni8钢碳的活度处于平衡时，钢中碳的固溶度随温度的变化关系为：