不銹鋼晶間腐蝕試驗方法標準在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

我國晶間腐蝕試驗標準在多年來的發(fā)展過程中先后受蘇聯(lián)、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(jīng)驗，已經(jīng)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(yīng)當前我國不銹鋼行業(yè)的迅猛發(fā)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(yè)界開始采用奧氏體不銹鋼以來才發(fā)現(xiàn)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(tǒng)的研究，并提出了有關(guān)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(fā)展的早期，由于晶間腐蝕而導(dǎo)致?lián)p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(fā)現(xiàn)以來，用于研究晶間腐蝕、評定產(chǎn)品和質(zhì)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(chǎn)和交貨驗收方法，而且絕大多數(shù)限于奧氏體不銹鋼。目前供不銹鋼生產(chǎn)、交貨和驗收的有關(guān)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(jù)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(yīng)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(shù)場合下是用在氧化性介質(zhì)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(yīng)用的現(xiàn)狀來看，在質(zhì)量管理、研究和開發(fā)方面要比產(chǎn)品判定方面應(yīng)用得更廣泛?？梢?，當今的標準對于生產(chǎn)、交貨和使用來說還僅處于指導(dǎo)性應(yīng)用的地位，尚不能起完全判定的權(quán)威作用。應(yīng)用時，供、需雙方應(yīng)在考慮方法的特點、控制上的難易程度以及材料的使用環(huán)境等基礎(chǔ)上做出商議性決定。

  我國的晶間腐蝕試驗標準先后受蘇聯(lián)、美國、日本以及ISO標準的影響。主要內(nèi)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(xiàn)狀及其適用范圍當前主要工業(yè)國家關(guān)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(guān)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(guī)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(jīng)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(guī)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(zhì)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(jīng)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(zhì)測定不銹鋼的抗晶間腐蝕性能》中，明確規(guī)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(zhì)（如硫酸、磷酸）服役的不銹鋼。與ISO 3651-1 1998一樣，該標準的試驗?zāi)康姆謨煞N，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(jīng)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(xiàn)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(lián)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(jù)ISO 3051-1，ISO 3651-2制訂了現(xiàn)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(dǎo)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(jīng)完全等效采用了ISO 3651。日本標準原來主要采用美國標準，現(xiàn)在許多內(nèi)容上已采用了ISO 3651。

   我國現(xiàn)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(jù)GB/T 4334-2008的前言所述，與相應(yīng)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(fā)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(fā)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?shù)韧怯斜匾?，主要?yīng)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(nèi)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(nèi)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(shù)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(yīng)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(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。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(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；這些都在一定程度上影響了該方法的使用。目前，根據(jù)我們的了解，關(guān)于該方法在我國的使用報導(dǎo)相對較少。因此，關(guān)于該方法是否可以廢止可以提起討論。

此外，國外大多數(shù)國家在試驗方法標準中均末規(guī)定試樣的選取，僅ΓOCT標準和我國標準對試樣的選取作了規(guī)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(guī)定。國外標準如ASTM、JIS對多數(shù)方法僅對試樣總表面積或試樣的總重量做了原則上的規(guī)定。

   我國晶間腐蝕試驗標準在多年來的發(fā)展過程中先后受蘇聯(lián)、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(jīng)驗，已經(jīng)形成了較為獨立、完善的晶間腐蝕試驗標準系列。結(jié)合我國不銹鋼行業(yè)的發(fā)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(diào)整：

（1）根據(jù)當前我國不銹鋼的發(fā)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(jù)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(guī)定存在較大較異，對于敏化制度對晶間腐蝕試驗結(jié)果的影響需要進一步進行研究，并根據(jù)研究結(jié)果對敏化制度進行適當調(diào)整。