晶间腐蚀试验

一、晶间腐蚀试验的定义与原理

晶间腐蚀的产生源于晶界与晶粒内部的化学成分或结构差异，常见原因包括：

贫铬理论：不锈钢中碳化铬（Cr₂₃C₆）在晶界析出，导致邻近区域铬元素贫化，形成活化阳极区。

杂质偏析：磷（P）、硅（Si）等杂质在晶界吸附，在氧化性介质中优先溶解。

相析出理论：如σ相（FeCr金属间化合物）在双相不锈钢中析出引发腐蚀。

试验通过加速介质（如酸、盐溶液）使晶界与晶粒本体形成电化学差异，快速暴露腐蚀倾向。

 二、主要测试方法及分类

根据原理和操作方式，可分为三类：

通过沸腾酸液模拟严苛环境，是最传统的标准化方法：

草酸浸蚀法（筛选试验）

适用材料：奥氏体/双相不锈钢。

操作：电解浸蚀（10%草酸溶液，1 A/cm²，90秒），金相显微镜观察晶界形态。

判定：台阶结构（无腐蚀）→ 混合结构（需进一步测试）→ 沟状结构（严重腐蚀）。

标准：ASTM A262 Practice A、GB/T 4334-2020。

硫酸-硫酸铜法（弯曲法）

适用材料：不锈钢焊接接头（如304/316L）。

操作：试样在沸腾的CuSO₄ + H₂SO₄溶液中浸泡24小时，180°弯曲后观察裂纹。

判定：出现裂纹即为不合格279。

标准：ASTM A262 Practice E、GB/T 4334.5。

硝酸法（Huey试验）

适用材料：高铬不锈钢、镍基合金（如核电用316LN）。

操作：65%硝酸沸腾48小时（分5周期），计算腐蚀速率（≤0.46 mm/月合格）。

标准：ASTM A262 Practice C、ISO 3651-2。

其他方法

硫酸-硫酸铁法：用于镍基合金（如Inconel）。

NaCl + H₂O₂法：专用于铝合金（如航空用2024-T3）。

通过极化行为量化晶间腐蚀敏感性：

电化学动电位再活化法（EPR法）

原理：测量再活化率（Ra = 再活化电荷/钝化电荷），Ra ≤5%为合格。

优点：快速（30分钟）、定量、无损，适用于现场筛选。

标准：ASTM G108、JIS G0580。

侧重腐蚀后形貌与力学性能评估：

金相法：测量晶界腐蚀深度（如铝合金GB/T 7998）。

弯曲法：结合化学试验，通过弯曲变形暴露裂纹。

 三、核心标准体系

按应用领域分为三类：

国际标准

ASTM A262：奥氏体不锈钢试验权威标准，涵盖草酸法、硝酸法等。

ISO 3651：不锈钢耐晶间腐蚀通用标准（硝酸/硫酸铁法）。

ASTM G28：镍基合金专用（硝酸+盐酸混合液）。

中国国家标准（GB）

GB/T 4334-2020：不锈钢主流方法（草酸/硫酸-硫酸铜/硝酸法）。

GB/T 7998-2005：铝合金晶间腐蚀标准（NaCl+H₂O₂浸泡）。

GB/T 21433-2008：压力容器专用。

行业标准

航空：HB 5255-1983（铝合金）。

船舶：CB/T 3949-2001（焊接接头）。

化工：HG/T 3173-2002（尿素级不锈钢）。

 四、试验关键控制点

试样制备：需包含敏感区域（焊缝、热影响区）；表面抛光至Ra≤0.8μm；必要时进行敏化处理（如奥氏体钢650℃×2h）。

介质与温度：溶液浓度误差≤1%，温度控制±1℃（如硫酸-硫酸铜法需沸腾状态）。

结果判定：

化学法：腐蚀速率（硝酸法）、弯曲裂纹（硫酸-硫酸铜法）。

电化学法：再活化率（EPR法）。

物理法：金相腐蚀深度（铝合金）。

 五、典型应用场景

石油化工：304/316L管道焊接接头（硫酸-硫酸铜法）。

核电：镍基合金管道（硝酸法）。

航空航天：2024-T3铝合金结构件（NaCl+H₂O₂法）。

船舶制造：双相不锈钢螺旋桨（草酸筛选+EPR法）。

 总结

晶间腐蚀试验是预防材料晶界失效的关键手段，需根据材料类型（不锈钢/铝合金/镍基合金）、应用场景（焊接/高温/化工）及检测目的（筛选/定量/无损）选择方法：

快速筛选：草酸法（不锈钢）或EPR法（无损定量）。

工程验收：硫酸-硫酸铜法（焊接件）、硝酸法（核电合金）。

研发分析：结合金相与电化学，探究腐蚀机理。

执行试验时建议优先遵循最新标准（如GB/T 4334-2020替代旧版GB/T 4334-2008），并通过CMA/CNAS认证实验室保障结果可靠性。

容大检测成立于2008年，是一家专业第三方研究机构，拥有CMA和CNAS双重资质。秉承“科学，公正、创新、高效”的质量方针，容大检测为您提晶间腐蚀测试服务。