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GB/T4334-2020晶間腐蝕試驗方法的解析摘要:文中主要對GB/T 4334- -2020 標準中主要修訂的內(nèi)容進行介紹和分析:對標準名稱和方法E的名稱進行了修訂;廢除了方法D,增加了方法F和方法G,增加了對各種方法及其特點的說明,明確了方法E、方法F、方法G的適用范圍;對取樣方法和尺寸進行了調(diào)整,對敏化處理制度進行了調(diào)整,對方法E的彎曲參數(shù)進行了變更。修訂后的標準更加完善。但是該標準中沒有明確方法A~方法C的適用范圍,尤其沒有針對不同材料進行腐蝕方法優(yōu)先的排序。
晶間腐蝕是某些金屬在特定的腐蝕環(huán)境著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴散的腐蝕。
1名稱的修訂
1.1標準名稱
近年來，由于鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕標準GB/T 31935- 2015[9]《 金屬和合金的腐蝕低鉻 鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》GB/T 32571- -2016[10《金屬和合金的腐蝕高鉻鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》先后發(fā)布,對于鐵素體不銹鋼,已有獨立的晶間腐蝕試驗標準體系,所以GB/T 4334- 2008"《金屬和合金的腐蝕不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》標準名稱已明顯不合適,本次修訂后,適用范圍包括奧氏體不銹鋼以及雙相不銹鋼,所以2020版標準名稱改成“金
屬和合金的腐蝕奧氏體及雙相( 鐵素體-奧氏體)不銹鋼晶間腐蝕試驗方法”,明確了不銹鋼測試范圍。
1.2方法名稱
2008版標準中方法E名稱:不銹鋼硫酸_硫酸銅.腐蝕試驗方法;2020版標準中方法E名稱:銅-硫酸銅- 16%硫酸腐蝕試驗方法。2020 版的方法E名稱中
明確了硫酸的濃度,更是與新增方法F的硫酸濃度進行區(qū)別。.
2廢除和增加部分
2.1廢除了方法D:不銹鋼硝酸-氫氟酸腐蝕試驗方法
廢除2008版標準中方法D主要原因如下:(1)GB/T 4334- -2008 中方法D最早于1984年修改采用自日本的JISG相關(guān)標準。美國ASTM A262-2002a[12]的早期版本中也包含了硝酸-氫氟酸法,但在1993年以后的版本中此方法遭到廢除，隨后日本也廢除了相應(yīng)標準。
(2)硝酸-氫氟酸法具有如下特點:不銹鋼在此試驗溶液中的腐蝕電位處在活化鈍化區(qū),因此會伴有嚴重的全面腐蝕。所以,試樣必須采用參照試樣,借助腐蝕速率比值的評定方法來篩除全面腐蝕的干擾影響。
(3)試驗時的溫度要求為70 C,而不采用沸騰，控制相對不便。
(4)試驗溶液含有劇毒的氫氟酸,不能使用常規(guī)的玻璃容器,而需采用耐硝酸和氫氟酸腐蝕的特制塑料容器。以上因素都在一定程度上影響了該方法的使用,
因此2020版標準將該此方法廢除。
2.2增加了方法F(銅-硫酸銅-35%硫酸腐蝕試驗方法)和方法G( 40%硫酸硫酸鐵腐蝕試驗方法)對GB/T 4334- -20081]1 標準的修改主要依據(jù)ISO中標準體系要求,只是保留了ISO 標準中的硝酸法和銅-硫酸銅-16%硫酸法,ISO標準中的銅-硫酸銅-35%硫酸腐蝕試驗方法并未納人;隨著國內(nèi)超級不銹鋼發(fā)展,16%的硫酸-硫酸銅溶液方法對于更惡劣的腐蝕環(huán).境不能滿足實際工程需求,另外，國內(nèi)標準體系在高鉻鉬奧氏體不銹鋼及雙相不銹鋼的晶間腐蝕試驗方
法方面不夠完善,導致國內(nèi)部分不銹鋼的晶間腐蝕試驗時無相關(guān)國家標準可依,只能選用國際標準。所以參考ISO標準體系和日本相關(guān)標準,結(jié)合國內(nèi)不銹鋼的實際使用情況,增加了方法F和方法G。
2.3
增加了附錄C和附錄D
2020版標準中增加了對各種方法及其特點的說明(附錄C),增加了方法E、方法F、方法G的適用范圍(附錄D),明確了不同材料對應(yīng)的晶間腐蝕方法。
2.4試驗 報告增加的內(nèi)容
2020版標準中,各方法都要求試驗報告中增加標準編號及名稱、試驗方法,完善了報告的內(nèi)容。
3內(nèi)容的修訂
3.1取樣和制備
2008版標準的3.1.5中要求所檢驗面為使用表面,2020版標準要求試樣表面宜接近產(chǎn)品原始表面狀態(tài);2020版標準增加:方法B、方法C中單個試樣總表面積應(yīng)不小于5 cm2。2008版標準的3.1.6中要求取樣用鋸切,2020版.標準要求試樣采用機加工進行切取，避免了高溫對材料組織產(chǎn)生影響。
2020版標準中各方法的試樣尺寸及制備要求表格中，鋼板、帶和焊管的厚度或直徑尺寸由2008版標準的4mm改為3mm;寬度由2008版標準的20mm
改為( 20士10)mm;方法B和方法C中長度由2008版標準的30 mm改為(30+10)mm;方法E、方法F和方法G中的長度由2008版標準方法E的(80~100)mm
改為≥50mm。2020版標準修訂中，此部分與2008版標準進行了適當?shù)牡韧?既保證了原標準的延續(xù)性,同時提升了標準的先進性、合理性,使不同類型不銹鋼的晶間腐蝕試驗取樣標準得到了統(tǒng)一。
3.2敏化 處理制度
2008版標準中,敏化處理制度規(guī)定為“對超低碳鋼(碳含量不大于0.03%)和穩(wěn)定化鋼種(添加鈦或鈮),敏化處理制度為650 C,壓力加工試樣保溫2 h,鑄件保溫1 h, 空冷。”而無供需雙方協(xié)商條款。在2020版標準中,對敏化處理制度進行了部分調(diào)整。奧氏體不銹鋼:( 650+10)C ,保溫2 h,空冷。雙相不銹
鋼:(700+10)C,保溫30min,水冷;也可采用(650+10)C,保溫10 min,水冷。更加明確了奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的敏化處理制度,增加了溫度范圍。早期的晶間腐蝕試驗標準主要為美國體系標準、俄羅斯體系標準,其敏化時間在當時的規(guī)定均為2h,對于標準要求的650 °C保溫2 h, 有的企業(yè)認為較嚴苛,在20世紀70年代后均改為1h。日本標準在1999年的修訂版中就將敏化處理制度與ISO進行了等同,也將敏化時間顯著縮短。對于2008版標準,敏化處理制度沒有任何調(diào)整區(qū)間。而實際上,對于不同牌號、不同合金含量的不銹鋼,其第二相析出的敏感溫度是有差異的,將敏化溫度限定在一個固定溫度不夠合理,美國ASTM A262-2002a[12]標準規(guī)定敏化溫度的范圍為650~675 C,同時也允許供需雙方協(xié)商敏化的時間及隨后冷卻方式，ISO及日本JIS標準對敏化制度也提供不同的選擇。所以將敏化溫度設(shè)定為一定區(qū)間范圍內(nèi)更具有合理性。
3..3方法B的修訂
3.3.1安全制度
與2008版標準相比, 2020版標準增加了以下3條關(guān)于安全的制度,保障試驗安全有效進行:
(1)為防止暴沸,推薦將純?nèi)趸X制成的碎屑加入試驗溶液中;
(2)連接燒瓶與冷凝器并通上冷卻水,加熱使溶液沸騰,直到硫酸鐵全部溶解;
(3)操作時應(yīng)保護好眼睛并佩戴防護手套,將試驗用燒瓶置于通風柜中。
3.3.2試驗儀器
試驗儀器設(shè)備中，要求游標卡尺的精度不低于0.02mm,提高了對檢測量具的精度要求,確保試驗的準確性。
3.3.3操作細則
在腐蝕試驗條件和步驟中，增加以下關(guān)于操作細則的條款:增加了在實際檢測中,試驗溶液出現(xiàn)揮發(fā)和顏色變化等應(yīng)對措施,和國際標準的要求保持--致,提高了測試的準確度,確保了測試的有效性:
(1)通常試驗中不需要更換溶液,但要注意盡可能減少溶液的揮發(fā)。溶液開始沸騰時,在瓶體上標記液面位置,以檢查溶液的揮發(fā)程度。如果液面位置發(fā)
生了明顯變化,則需要更換新的溶液并使用新的試樣或重新打磨過的試樣進行試驗。
(2)試驗中間若有需要,可取出試樣進行稱量,然后繼續(xù)試驗。
(3)試驗期間,試驗溶液應(yīng)無明顯顏色變化。若試樣腐蝕過快,甚至由此導致溶液顏色明顯由黃色變為綠色,則需要在試驗過程中加入更多的硫酸鐵。通
過中間稱量,如果試樣總質(zhì)量的消耗達到了2g,則試樣質(zhì)量每消耗1 g需要加入10 g硫酸鐵。
3.4方法E的修訂
3.4.1試驗時間
2008版標準:試驗時間為連續(xù)16 h;2020版標準:試驗時間( 20+5)h,如有爭議,應(yīng)采用20 h。
3.4.2彎 曲試驗參數(shù).
2008版標準對彎曲參數(shù)的規(guī)定為:“壓力加工件、焊管和焊接件試樣彎曲角度為180°,焊管舟形試樣沿垂直焊縫方向進行彎曲,焊接接頭沿熔合線進行彎
曲。鑄鋼件彎曲角度為90°。當試樣厚度不大于1mm時,試樣彎曲用的壓頭直徑為1mm;當試樣厚度大于1mm時,壓頭直徑為5mm。”這一規(guī)定最早沿用
自GB/T 4334.5- 1990-13]。2020版標準彎曲角參數(shù)的規(guī)定為:“壓力加工件試樣彎曲角度為180°。鑄鋼件、焊管和焊接件彎曲角度不小于90°,焊管舟形試樣沿垂直焊縫方向進行彎曲,焊接接頭沿熔合線進行彎曲。對于低韌性的材料,可用采用一個未經(jīng)試驗的試樣確定其不發(fā)生開裂的最大彎曲角度,以此作為彎曲試驗的彎曲角度。”編寫2008版標準時,認為是壓頭直徑對彎曲試驗的結(jié)果影響較小,為了使用方便而統(tǒng)- -成2個壓頭直徑。近年來,理論計算和實際試驗都表明,壓頭直徑對于彎曲試驗的結(jié)果有很大的影響。尤其是對于較厚且本身塑性較差的試樣,采用5 mm的壓頭直徑往往會出現(xiàn)試樣由于冷塑性較差而導致開裂的情況,從而增加了大量的金相檢測:工作。而ISO 3651-2標準規(guī)定:壓力加工試樣彎頭直徑不大于試樣厚度的2倍,鑄件試樣彎頭直徑不大于試厚度的4倍,要求彎曲角度不小于90°。2020版標準在2008版標準的基礎(chǔ)上,保留了壓力加工件試樣彎曲角度為180°,對于焊管和焊接件規(guī)定彎曲角度由原來180° 變?yōu)?ldquo;不小于90°”,主要是考慮到焊接件本身塑性較差,當前工業(yè)上對焊接試驗也常采用90°彎曲角,對于鑄件的彎曲角為90°變?yōu)椴?/span>小于90°,兼容了此前版本的要求。此外,2020版標準還針對低塑性材料進行了特別說明。對于壓頭直徑,此次變更“對于壓力加工件,試樣彎曲用的壓頭直徑應(yīng)不大于試樣厚度的2倍;對于鑄鋼件、焊管和焊接件,試樣彎曲用的壓頭直徑應(yīng)不大于試樣厚度的4倍”,這等同了ISO 標準。相對于ASTM標準的優(yōu)點在于不需要針對每個厚度采用不同直徑的壓頭。在新的標準規(guī)定下,直徑為5 mm的壓頭,對于壓力加工件適用于厚度大于2.5 mm的所有試樣;對于鑄件、焊接件等低塑工件,則適用于厚度1.25 mm的試樣。
4結(jié)論
本文主要對GB/T 4334- 2020[8] 標準修訂增加的.主要內(nèi)容進行了介紹和分析。修訂后的標準更加完善。但是該標準中沒有明確方法A~方法C的適用范圍,尤其沒有針對不同材料進行腐蝕方法優(yōu)先的排序。
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