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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整,對敏化處理制度進行了調整,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,導致國內部分不銹鋼的晶間腐蝕試驗時無相關國家標準可依,只能選用國際標準。所以參考ISO標準體系和日本相關標準,結合國內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的晶間腐蝕方法。
2.4試驗 報告增加的內容
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,完善了報告的內容。
3內容的修訂
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。所以將敏化溫度設定為一定區(qū)間范圍內更具有合理性。
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,推薦將純三氧化二鋁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,如果試樣總質量的消耗達到了2g,則試樣質量每消耗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結論
本文主要對GB/T 4334- 2020[8] 標準修訂增加的.主要內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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