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GB/T 4334-2020 中 E 法晶間腐蝕試驗(yàn)

一文讀懂 GB/T 4334-2020 中 E 法晶間腐蝕試驗(yàn)

GB/T 4334-2020 是關(guān)于不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),其中 E 法主要針對(duì)奧氏體不銹鋼,通過(guò)特定的硫酸 - 硫酸銅 - 銅屑試驗(yàn)溶液,評(píng)估材料的晶間腐蝕敏感性,是檢測(cè)不銹鋼晶間腐蝕性能的重要方法。

為何選擇 E 法?適用范圍與原理

E 法全稱為硫酸 - 硫酸銅 - 銅屑試驗(yàn)法,主要適用于奧氏體不銹鋼(如 304、316 等)經(jīng)敏化處理后的晶間腐蝕檢驗(yàn),尤其常用于焊接件或經(jīng)熱加工后的材料。


其核心原理是:在特定的腐蝕介質(zhì)(硫酸 - 硫酸銅溶液并加入銅屑)中,晶間腐蝕敏感的不銹鋼會(huì)因晶界析出的碳化物(如 Cr??C?)導(dǎo)致晶界鉻貧化,使得晶界區(qū)域耐腐蝕性顯著下降,在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生優(yōu)先腐蝕。而銅屑的作用是作為陰極,加速陽(yáng)極(不銹鋼試樣)的腐蝕反應(yīng),放大晶間腐蝕的效果,便于后續(xù)觀察。

E 法試驗(yàn)怎么做?詳細(xì)操作步驟

試驗(yàn)前準(zhǔn)備

  • 試樣制備:試樣應(yīng)從被檢材料的代表性部位截取,尺寸一般為(50×20×3)mm~(50×20×10)mm,若為板材,厚度應(yīng)不小于 3mm(不足時(shí)可疊加,但需保證良好接觸)。試樣表面需用砂紙打磨至 Ra≤1.6μm,去除氧化皮和油污,邊緣倒圓(半徑 0.5~1mm),避免應(yīng)力集中。

  • 敏化處理(必要時(shí)):對(duì)于需要模擬敏化狀態(tài)的試樣,需進(jìn)行敏化處理。例如,304 不銹鋼通常在 650℃±10℃下保溫 2h,然后空冷。具體敏化工藝需根據(jù)材料型號(hào)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。

  • 溶液配制:按每升蒸餾水加入 50g 硫酸銅(CuSO??5H?O)和 100mL 硫酸(ρ=1.84g/mL)的比例配制試驗(yàn)溶液,攪拌至完全溶解。

試驗(yàn)過(guò)程

  1. 將配制好的溶液倒入玻璃或陶瓷容器中,放入適量銅屑(純度≥99.5%,尺寸約 5~10mm),使銅屑能與試樣充分接觸。

  2. 用玻璃支架將試樣懸掛在溶液中,確保試樣完全浸沒(méi),且試樣之間、試樣與容器壁之間不相互接觸,同時(shí)保證每個(gè)試樣都與銅屑接觸。

  3. 加熱溶液至沸騰狀態(tài),并保持沸騰(微沸),試驗(yàn)時(shí)間根據(jù)材料類型確定,通常為 16h±15min。

  4. 試驗(yàn)過(guò)程中需補(bǔ)充蒸餾水,維持溶液體積不變,避免因蒸發(fā)導(dǎo)致濃度變化。

試驗(yàn)后處理與評(píng)價(jià)

  • 試驗(yàn)結(jié)束后,取出試樣,用清水沖洗,去除表面腐蝕產(chǎn)物,必要時(shí)可用軟毛刷輕刷,然后用無(wú)水乙醇清洗并吹干。

  • 觀察試樣表面腐蝕情況,重點(diǎn)檢查是否有晶間腐蝕裂紋。評(píng)價(jià)方法主要有兩種:

    • 彎曲試驗(yàn):將試樣繞規(guī)定直徑的彎心進(jìn)行 180° 彎曲(彎心直徑根據(jù)試樣厚度確定,如厚度≤3mm 時(shí),彎心直徑為 3 倍試樣厚度),彎曲后檢查彎曲部位表面是否有裂紋,如有則判定為晶間腐蝕敏感。

    • 重量損失法:測(cè)量試驗(yàn)前后試樣的重量(精確至 0.1mg),計(jì)算腐蝕速率(g/(m2?h)),但重量損失法通常需結(jié)合彎曲試驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)。

試驗(yàn)關(guān)鍵注意事項(xiàng)

  • 溶液濃度控制:硫酸和硫酸銅的濃度需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)配制,濃度偏差會(huì)影響腐蝕速率和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

  • 銅屑質(zhì)量:銅屑純度需達(dá)標(biāo),避免雜質(zhì)引入干擾試驗(yàn);試驗(yàn)過(guò)程中若銅屑表面產(chǎn)生大量腐蝕產(chǎn)物,應(yīng)及時(shí)更換。

  • 溫度與時(shí)間控制:溶液必須保持沸騰狀態(tài),且試驗(yàn)時(shí)間精確控制,這是保證試驗(yàn)重復(fù)性的關(guān)鍵。

  • 安全防護(hù):硫酸具有強(qiáng)腐蝕性,操作時(shí)需佩戴耐酸手套、護(hù)目鏡等防護(hù)用品,避免溶液飛濺;試驗(yàn)裝置應(yīng)放置在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。

總結(jié):E 法的核心價(jià)值與應(yīng)用

GB/T 4334-2020 中 E 法通過(guò)模擬嚴(yán)苛的腐蝕環(huán)境,能有效檢測(cè)奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性,為材料選型、工藝優(yōu)化(如焊接參數(shù)調(diào)整、熱處理工藝改進(jìn))提供重要依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中,需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)步驟,把控試樣制備、溶液配制、試驗(yàn)條件等關(guān)鍵環(huán)節(jié),確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性,從而準(zhǔn)確評(píng)估不銹鋼材料的晶間腐蝕性能,保障其在實(shí)際工況中的安全使用。


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