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GB/T 4334-2020 中 E 法晶間腐蝕試驗

一文讀懂 GB/T 4334-2020 中 E 法晶間腐蝕試驗

GB/T 4334-2020 是關于不銹鋼晶間腐蝕試驗的國家標準,其中 E 法主要針對奧氏體不銹鋼,通過特定的硫酸 - 硫酸銅 - 銅屑試驗溶液,評估材料的晶間腐蝕敏感性,是檢測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 - 銅屑試驗法,主要適用于奧氏體不銹鋼(如 304、316 等)經敏化處理后的晶間腐蝕檢驗,尤其常用于焊接件或經熱加工后的材料。


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

E 法試驗怎么做?詳細操作步驟

試驗前準備

  • 試樣制備:試樣應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,厚度應不小于 3mm(不足時可疊加,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),避免應力集中。

  • 敏化處理(必要時):對于需要模擬敏化狀態的試樣,需進行敏化處理。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材料型號和相關標準確定。

  • 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)的比例配制試驗溶液,攪拌至完全溶解。

試驗過程

  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,且試樣之間、試樣與容器壁之間不相互接觸,同時保證每個試樣都與銅屑接觸。

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

  4. 試驗過程中需補充蒸餾水,維持溶液體積不變,避免因蒸發導致濃度變化。

試驗后處理與評價

  • 試驗結束后,取出試樣,用清水沖洗,去除表面腐蝕產物,必要時可用軟毛刷輕刷,然后用無水乙醇清洗并吹干。

  • 觀察試樣表面腐蝕情況,重點檢查是否有晶間腐蝕裂紋。評價方法主要有兩種:

    • 彎曲試驗:將試樣繞規定直徑的彎心進行 180° 彎曲(彎心直徑根據試樣厚度確定,如厚度≤3mm 時,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:測量試驗前后試樣的重量(精確至 0.1mg),計算腐蝕速率(g/(m2?h)),但重量損失法通常需結合彎曲試驗結果綜合評價。

試驗關鍵注意事項

  • 溶液濃度控制:硫酸和硫酸銅的濃度需嚴格按照標準配制,濃度偏差會影響腐蝕速率和試驗結果的準確性。

  • 銅屑質量:銅屑純度需達標,避免雜質引入干擾試驗;試驗過程中若銅屑表面產生大量腐蝕產物,應及時更換。

  • 溫度與時間控制:溶液必須保持沸騰狀態,且試驗時間精確控制,這是保證試驗重復性的關鍵。

  • 安全防護:硫酸具有強腐蝕性,操作時需佩戴耐酸手套、護目鏡等防護用品,避免溶液飛濺;試驗裝置應放置在通風櫥內進行。

總結:E 法的核心價值與應用

GB/T 4334-2020 中 E 法通過模擬嚴苛的腐蝕環境,能有效檢測奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性,為材料選型、工藝優化(如焊接參數調整、熱處理工藝改進)提供重要依據。在實際應用中,需嚴格遵循標準步驟,把控試樣制備、溶液配制、試驗條件等關鍵環節,確保試驗結果的可靠性,從而準確評估不銹鋼材料的晶間腐蝕性能,保障其在實際工況中的安全使用。


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