Stress corrosion crack growth studies on nitrogen added AISI type 316 stainless steel and its weld metal in boiling acidified sodium chloride solution using the fracture mechanics approach

Compact tension specimens of nitrogen-added AISI type 316 austenitic stainless steel and its weld metal were subjected to stress corrosion cracking (SCC) testing in a boiling solution containing 5 M sodium chloride + 0.15 M sodium sulphate + 2.5 ml/l hydrochloric acid solution using the constant extension rate testing (CERT) technique. The extension rate of testing was 10 microns per hour. The threshold values of stress intensity factor (KISCC) and J-integral (JISCC) were taken as those values of KI and JI at which about 25 microns of SCC crack growth was observed. These threshold values were about four times higher and plateau crack growth rates (PCGR) were nearly one order of magnitude lower for the base metal vis-a-vis the weld metal. Fractographic observations indicated failure by transgranular SCC (TGSCC) of austenite in both the base and weld metal. No stress-assisted dissolution of delta-ferrite or its interface with austenite, was observed. Bruchmechanische Untersuchung der Spannungsrisskorrosion an Grund- und Schweisnahtwerkstoff des stickstoffhaltigen Stahls AISI 316 LN in siedender Natriumchloridlosung CT-Proben von Grund- und Schweisnahtwerkstoff des stickstoffhaltigen Stahles AISI 316 LN wurden Spannungsrisskorrosionstests in siedender chloridhaltiger Losung (5 M Natriumchlorid/0,15 M Natriumsulfat/0,03 M Salzsaure) unterzogen. Die Tests erfolgten bei konstanter Dehnrate (CERT-Test) von 10 μm/h. Als Schwellwerte der Initiierung von Spannungsrisskorrosion KISCC und JISCC wurden die Werte des Spannungsintensitatsfaktors KI und des J-Integrals JI ermittelt, bei denen ein Risswachstum von 25 μm auftrat. Dabei wies der Grundwerkstoff 4-fach hohere Schwellwerte KISCC und JISCC auf als der Schweisnahtwerkstoff Auch die Risswachstumsraten im Plateaubereich der Risswachstumsrate-Spannungsintensitatskurven waren am Grundwerkstoff um eine Grosenordnung geringer als am Schweisnahtwerkstoff. Die fraktographischen Untersuchungen zeigten an beiden Materialien Schadigung durch transkristalline Spannungsrisskorrosion. Eine spannungsgeforderte Auflosung von Deltaferrit oder der Deltaferrit/Austenit-Grenzflachen konnte dagegen nicht beobachtet werden.