不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

我國晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的影響，加上我國多年來的研究、使用經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)形成了較為獨(dú)立、完善的晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)系列。當(dāng)前我國晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要在適用范圍、敏化制度及所包含的晶間腐蝕試驗(yàn)方法上與國外標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，為適應(yīng)當(dāng)前我國不銹鋼行業(yè)的迅猛發(fā)展，提出了對(duì)晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)的意見。

  晶間腐蝕是20世紀(jì)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(duì)這種鋼的晶間腐蝕原因進(jìn)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(jìn)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(píng)定產(chǎn)品和質(zhì)量管理的晶間腐蝕試驗(yàn)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(yàn)方法均屬于不銹鋼生產(chǎn)和交貨驗(yàn)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(yàn)收的有關(guān)檢驗(yàn)晶間腐蝕傾向的試驗(yàn)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(xí)慣，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)中的情況也是不一樣的。目前較普遍納入標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)合下是用在氧化性介質(zhì)中的，選用此法更能反映真實(shí)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(huì)伴有全面腐蝕，故可避免全面腐蝕的干擾。就標(biāo)準(zhǔn)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。可見，當(dāng)今的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(shí)，供、需雙方應(yīng)在考慮方法的特點(diǎn)、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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)先后受蘇聯(lián)、美國、日本以及ISO標(biāo)準(zhǔn)的影響。主要內(nèi)容與這些國家或組織的標(biāo)準(zhǔn)基本一致，只是在一些試驗(yàn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及其適用范圍當(dāng)前主要工業(yè)國家關(guān)于晶間腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)包括

  美國的ASTM A262，ASTM A763，國際標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于雙相不銹鋼，美國尚無相關(guān)的晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。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(yàn)。

   日本的JIS G0573中65%硝酸法標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定不銹鋼晶間腐蝕性能在美國和日本等國家已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(shí)指明該標(biāo)準(zhǔn)適用于在極強(qiáng)氧化性介質(zhì)中服役的不銹鋼，且一般不適用于測(cè)定含Mo不銹鋼，除非該鋼在硝酸中服役。該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)指出，試驗(yàn)的目的有兩種，即測(cè)定不銹鋼的本征抗晶間腐蝕性能，以及測(cè)定不銹鋼的固溶程度；其中前者試驗(yàn)前需要經(jīng)過敏化處理，而后者不需處理直接進(jìn)行試驗(yàn)。

  在ISO 3651-2 1998《含硫酸介質(zhì)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)包含三種方法：

  方法A: 16%硫酸/硫酸銅試驗(yàn)；

  方法B: 35%硫酸/硫酸銅試驗(yàn)；

  方法C: 40%硫酸/硫酸鐵試驗(yàn)；

  同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)?zāi)康姆謨煞N，即測(cè)定不銹鋼的本征抗晶間腐蝕性能，以及測(cè)定不銹鋼的固溶程度；其中前者試驗(yàn)前需要經(jīng)過敏化處理，而后者不需處理直接進(jìn)行試驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)在附錄中同時(shí)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及其適用范圍

  “不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法”是我國在腐蝕試驗(yàn)方面最早建立的標(biāo)準(zhǔn)。上世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)制定了GB 1223-75，八十年代又參考日本JIS G 0571~0575-1980標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。到了本世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)，但用EPR法對(duì)不銹鋼晶腐蝕性能的研究較多。當(dāng)前，我國標(biāo)準(zhǔn)編制的指導(dǎo)政策之一為，試驗(yàn)方法盡量靠近ISO標(biāo)準(zhǔn)。目前，德、法、英等歐洲國家的晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完全等效采用了ISO 3651。日本標(biāo)準(zhǔn)原來主要采用美國標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(hào)所宜采用的晶間腐蝕試驗(yàn)方法，這些牌號(hào)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(biāo)準(zhǔn)中，在超級(jí)不銹鋼發(fā)展日益成熟的今天顯然有些過時(shí)。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(yàn)納入標(biāo)準(zhǔn)顯得日益迫切。我們認(rèn)為，將我國不銹鋼的晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍與ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?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(duì)不同方法推薦一些包括超級(jí)不銹鋼在內(nèi)的牌號(hào)。

三、不同晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中敏化制度的差異

  GB/T 4334由于先后受到俄、日、美、ISO等標(biāo)準(zhǔn)的影響，同時(shí)國內(nèi)也有一定的研究工作，因此與所有國外標(biāo)準(zhǔn)相比均有一些差異，個(gè)別參數(shù)的差別還較大。例如鋼材試樣的敏化時(shí)間，中國還采用2小時(shí)，俄美早已將2小時(shí)改為1小時(shí)，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(shí)間而言，中國標(biāo)準(zhǔn)是最長的。

四、不同晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中腐蝕試驗(yàn)方法的差異

   主要國家的不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)方法及其適用范圍均有所不同，其中ISO標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中包含50%硫酸-硫酸銅+銅屑法，其它各國標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前其他各國均無此方法的標(biāo)準(zhǔn)。日本的特點(diǎn)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(diǎn)：不銹鋼在此試驗(yàn)溶液中的腐蝕電位處在活化-鈍化區(qū)，因此會(huì)伴有嚴(yán)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(píng)定方法來篩除全面腐蝕的干擾影響。此外，試驗(yàn)時(shí)的溫度為70°C而不采用沸騰，控制相對(duì)不便；試驗(yàn)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(bào)導(dǎo)相對(duì)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中均末規(guī)定試樣的選取，僅ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)和我國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣的選取作了規(guī)定。對(duì)于試樣尺寸，我國標(biāo)準(zhǔn)和ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)基本在每個(gè)方法中都對(duì)試樣尺寸作了詳細(xì)規(guī)定。國外標(biāo)準(zhǔn)如ASTM、JIS對(duì)多數(shù)方法僅對(duì)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的影響，加上我國多年來的研究、使用經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)形成了較為獨(dú)立、完善的晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)系列。結(jié)合我國不銹鋼行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前，我國的晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在以下幾個(gè)方面可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整：

（1）根據(jù)當(dāng)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(jí)不銹鋼納入一些晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法的適用范圍中；

（2）對(duì)于硝酸-氫氟酸法，可以根據(jù)其使用情況，考慮進(jìn)行廢止；

（3）國外晶間腐蝕試樣標(biāo)準(zhǔn)對(duì)敏化處理的制度規(guī)定存在較大較異，對(duì)于敏化制度對(duì)晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果的影響需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，并根據(jù)研究結(jié)果對(duì)敏化制度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。