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不銹鋼晶間腐蝕試驗方法標準在我國的發展現狀

來源:至德鋼業 日期:2019-12-05 18:56:26 人氣:1047

我國晶間腐蝕試驗標準在多年來的發展過程中先后受蘇聯、美國、日本以及ISO等國家和組織的晶間腐蝕試驗標準的影響,加上我國多年來的研究、使用經驗,已經形成了較為獨立、完善的晶間腐蝕試驗標準系列。當前我國晶間腐蝕試驗標準主要在適用范圍、敏化制度及所包含的晶間腐蝕試驗方法上與國外標準存在一定差異,為適應當前我國不銹鋼行業的迅猛發展,提出了對晶間腐蝕試驗標準進行改進的意見。


  晶間腐蝕是20世紀20年代工業界開始采用奧氏體不銹鋼以來才發現和引起注意的。30年代初首先對這種鋼的晶間腐蝕原因進行了較系統的研究,并提出了有關奧氏體不銹鋼的貧鉻理論。此后,又有人提出了其它理論,使得這方面的研究不斷進展。在不銹鋼發展的早期,由于晶間腐蝕而導致損失占主要腐蝕類型中總腐蝕損失的10%,所以引起了人們的極大重視。


  自晶間腐蝕被發現以來,用于研究晶間腐蝕、評定產品和質量管理的晶間腐蝕試驗方法就一直受到世界各國重視。迄今為止,能成為廣泛接受的試驗方法均屬于不銹鋼生產和交貨驗收方法,而且絕大多數限于奧氏體不銹鋼。目前供不銹鋼生產、交貨和驗收的有關檢驗晶間腐蝕傾向的試驗方法基本有五種,分別是草酸電解浸蝕法、沸騰硫酸-硫酸鐵法、沸騰65%硝酸法、硝酸-氫氟酸法和沸騰硫酸-硫酸銅法。各國根據自己的國情和習慣,對這五種方法持有不同的傾向,因此上述五種方法在納入各國標準中的情況也是不一樣的。目前較普遍納入標準和得到廣泛使用的方法是沸騰的65%硝酸法和沸騰的硫酸-硫酸銅法兩種。即使這兩種方法,各國的應用傾向也不一樣,如美國傾向使用沸騰65%硝酸法,其理由是不銹鋼在大多數場合下是用在氧化性介質中的,選用此法更能反映真實情況;而歐洲各國則傾向使用沸騰硫酸-硫酸銅法,理由是此法不像沸騰硝酸法那樣會伴有全面腐蝕,故可避免全面腐蝕的干擾。就標準得到應用的現狀來看,在質量管理、研究和開發方面要比產品判定方面應用得更廣泛。可見,當今的標準對于生產、交貨和使用來說還僅處于指導性應用的地位,尚不能起完全判定的權威作用。應用時,供、需雙方應在考慮方法的特點、控制上的難易程度以及材料的使用環境等基礎上做出商議性決定。


  我國的晶間腐蝕試驗標準先后受蘇聯、美國、日本以及ISO標準的影響。主要內容與這些國家或組織的標準基本一致,只是在一些試驗方法、適用范圍、敏化制度的選擇上有所差異。


一、國外晶間腐蝕試驗標準現狀及其適用范圍當前主要工業國家關于晶間腐蝕的標準包括


  美國的ASTM A262,ASTM A763,國際標準組織的ISO 3651-1,ISO 3651-2,日本的JIS G0571~0575,俄羅斯的ΓOCT 6032等。


  美國的晶間腐蝕試驗標準中,ASTM A262僅適用于奧氏體不銹鋼,ASTM A763僅適用于鐵素體不銹鋼。而對于雙相不銹鋼,美國尚無相關的晶間腐蝕試驗標準。俄羅斯的ΓOCT 6032中提出16%硫酸+硫酸銅+銅屑法適用于雙相不銹鋼晶間腐蝕檢驗。


   日本的JIS G0573中65%硝酸法標準等同采用了ISO 3651-1:1998,規定除了適用于奧氏體不銹鋼外,也適用于雙相不銹鋼。ISO 3651-2:1998中3種硫酸法均可用于雙相不銹鋼。此外,EPR法測定不銹鋼晶間腐蝕性能在美國和日本等國家已經標準化,分別為ASTM G108及JIS G0508,但也僅限于奧氏體不銹鋼。


   在ISO 3651-1 1998《硝酸失重法測定不銹鋼的抗晶間腐蝕性能》中,明確規定其適用范圍為奧氏體以及奧氏體-鐵素體不銹鋼。同時指明該標準適用于在極強氧化性介質中服役的不銹鋼,且一般不適用于測定含Mo不銹鋼,除非該鋼在硝酸中服役。該標準同時指出,試驗的目的有兩種,即測定不銹鋼的本征抗晶間腐蝕性能,以及測定不銹鋼的固溶程度;其中前者試驗前需要經過敏化處理,而后者不需處理直接進行試驗。


  在ISO 3651-2 1998《含硫酸介質測定不銹鋼的抗晶間腐蝕性能》中,明確規定其適用范圍為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼以及奧氏體鐵素體不銹鋼,該標準包含三種方法:


  方法A: 16%硫酸/硫酸銅試驗;


  方法B: 35%硫酸/硫酸銅試驗;


  方法C: 40%硫酸/硫酸鐵試驗;


  同時推薦其適用的條件為在中等氧化性酸介質(如硫酸、磷酸)服役的不銹鋼。與ISO 3651-1 1998一樣,該標準的試驗目的分兩種,即測定不銹鋼的本征抗晶間腐蝕性能,以及測定不銹鋼的固溶程度;其中前者試驗前需要經過敏化處理,而后者不需處理直接進行試驗。該標準在附錄中同時提出了三種方法所適用的鋼種,如表所示。


二、我國晶間腐蝕試驗標準現狀及其適用范圍


  “不銹鋼晶間腐蝕試驗方法”是我國在腐蝕試驗方面最早建立的標準。上世紀六十年代我國參考蘇聯ΓOCT 6023-58制定了YB 44-64,七十年代又參考ASTM、JIS、ΓOCT等標準制定了GB 1223-75,八十年代又參考日本JIS G 0571~0575-1980標準制定了GB 4334.1-84,GB 4334.2-84,GB 4334.3-84,GB 4334.4-84,GB 4334.5-84等標準。到了本世紀初,又根據ISO 3051-1,ISO 3651-2制訂了現行的GB/T 4334-2008。在我國,EPR法雖未列入標準,但用EPR法對不銹鋼晶腐蝕性能的研究較多。當前,我國標準編制的指導政策之一為,試驗方法盡量靠近ISO標準。目前,德、法、英等歐洲國家的晶間腐蝕試驗標準已經完全等效采用了ISO 3651。日本標準原來主要采用美國標準,現在許多內容上已采用了ISO 3651。


   我國現行不銹鋼晶間腐蝕標準GB/T 4334-2008修改采用ISO 3651-1,3651-2。根據GB/T 4334-2008的前言所述,與相應ISO標準相比,方法C的適用范圍不包括雙相不銹鋼;敏化制度稍有改變;方法B適用范圍不包括鐵素體不銹鋼。但實際上,在GB/T 4334-2008正文的第一章“范圍”中,方法A、B、C和D所明確指定的適用范圍都僅局限于奧氏體不銹鋼,而未將奧氏體-鐵素體不銹鋼,即雙相不銹鋼納入其中。在GB/T 4334-2008中,僅方法E明確指出“適用于奧氏體、奧氏體-鐵素體不銹鋼在加有銅屑的硫酸-硫酸銅溶液中…”。

此外,GB/T 4334-2008在方法A中列出了一些不銹鋼牌號所宜采用的晶間腐蝕試驗方法,這些牌號的不銹鋼中,其Cr含量全部都低于20%,而Cr、Mo含量更高的不銹鋼沒有反映在該標準中,在超級不銹鋼發展日益成熟的今天顯然有些過時。鑒于不銹鋼近年來在我國的迅速發展,將雙相不銹鋼及一些合金含量更高的不銹鋼的晶間腐蝕試驗納入標準顯得日益迫切。我們認為,將我國不銹鋼的晶間腐蝕試驗標準的適用范圍與ISO標準進行適當等同是有必要的,主要應考慮在GB/T 4334-2008的B法、C法中明確將雙相不銹鋼納入其適用范圍,并且針對不同方法推薦一些包括超級不銹鋼在內的牌號。


三、不同晶間腐蝕試驗標準中敏化制度的差異


  GB/T 4334由于先后受到俄、日、美、ISO等標準的影響,同時國內也有一定的研究工作,因此與所有國外標準相比均有一些差異,個別參數的差別還較大。例如鋼材試樣的敏化時間,中國還采用2小時,俄美早已將2小時改為1小時,ISO、歐盟各國、美國、日本已允許采用30分鐘或10分鐘。可以說就敏化時間而言,中國標準是最長的。


四、不同晶間腐蝕試驗標準中腐蝕試驗方法的差異


   主要國家的不銹鋼晶間腐蝕試驗標準中試驗方法及其適用范圍均有所不同,其中ISO標準中不包含草酸浸蝕法,且增加了35%硫酸-硫酸銅法,并以40%硫酸-硫酸鐵法替代50%硫酸-硫酸鐵法。美國的ASTM標準中包含50%硫酸-硫酸銅+銅屑法,其它各國標準中均不包含此法。我國的硝酸-氫氟酸法最早源自日本的JIS G 0574,目前也僅有中日兩國標準中還包含該方法,美國ASTM A262的早期版本中包含了硝酸-氫氟酸法,但在此后的版本中此法遭到淘汰,當前其他各國均無此方法的標準。日本的特點是除了50%硫酸-硫酸銅+銅屑法,其他各國所有的方法它都有相應的方法。


  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,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。此外,試驗時的溫度為70°C而不采用沸騰,控制相對不便;試驗溶液含有氫氟酸,因此不能使用常規的玻璃容器,而需采用耐硝酸和氫氟酸腐蝕的特制塑料容器;這些都在一定程度上影響了該方法的使用。目前,根據我們的了解,關于該方法在我國的使用報導相對較少。因此,關于該方法是否可以廢止可以提起討論。

此外,國外大多數國家在試驗方法標準中均末規定試樣的選取,僅ΓOCT標準和我國標準對試樣的選取作了規定。對于試樣尺寸,我國標準和ΓOCT標準基本在每個方法中都對試樣尺寸作了詳細規定。國外標準如ASTM、JIS對多數方法僅對試樣總表面積或試樣的總重量做了原則上的規定。


   我國晶間腐蝕試驗標準在多年來的發展過程中先后受蘇聯、美國、日本以及ISO等國家和組織的晶間腐蝕試驗標準的影響,加上我國多年來的研究、使用經驗,已經形成了較為獨立、完善的晶間腐蝕試驗標準系列。結合我國不銹鋼行業的發展,當前,我國的晶間腐蝕試驗標準在以下幾個方面可以進行適當調整:


(1)根據當前我國不銹鋼的發展,可以考慮明確將雙相不銹鋼以及部分高合金的超級不銹鋼納入一些晶間腐蝕試驗標準方法的適用范圍中;


(2)對于硝酸-氫氟酸法,可以根據其使用情況,考慮進行廢止;


(3)國外晶間腐蝕試樣標準對敏化處理的制度規定存在較大較異,對于敏化制度對晶間腐蝕試驗結果的影響需要進一步進行研究,并根據研究結果對敏化制度進行適當調整。


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本文標簽:不銹鋼晶間腐蝕 

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