核電行業(yè)不銹鋼銅-硫酸銅-硫酸晶間腐蝕試驗(yàn)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

無(wú)錫不銹鋼板廠家無(wú)錫漢能不銹鋼2019年10月21日訊  目前核電行業(yè)中關(guān)于不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)很多，為使核電行業(yè)的試驗(yàn)人員在使用銅-硫酸銅-硫酸法進(jìn)行不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)時(shí)對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)有更好的了解和把握，本文從敏化制度、腐蝕劑的選擇、對(duì)比試樣的必要性、試樣彎曲角度和直徑以及聲響試驗(yàn)的必要性等方面進(jìn)行對(duì)比和討論，尋找各標(biāo)準(zhǔn)之間的異同，提出思考，供核電行業(yè)相關(guān)人員參考。

不銹鋼一般在420~850℃范圍內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)由于碳化鉻的析出而造成晶間貧鉻，增加不銹鋼的晶界腐蝕敏感性。而敏化處理是檢驗(yàn)不銹鋼晶界腐蝕敏感性時(shí)用來(lái)衡量奧氏體不銹鋼晶界腐蝕傾向的一種檢測(cè)手段。

敏化處理制度通常會(huì)在不銹鋼晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中做出規(guī)定，有時(shí)也由不銹鋼材料標(biāo)準(zhǔn)或訂貨合同給出規(guī)定。對(duì)于超低碳級(jí)(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.03％)和含穩(wěn)定化元素(鈦、鈮等)的奧氏體不銹鋼，因?yàn)槠涫褂铆h(huán)境惡劣，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均有敏化要求。RCC-M及NB/T 20004－2014標(biāo)準(zhǔn)則完全針對(duì)核電產(chǎn)品，對(duì)不銹鋼晶間腐蝕敏感性的要求更高，規(guī)定所有試驗(yàn)均要做敏化處理。各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)敏化制度的具體要求見(jiàn)表1。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)敏化制度的要求

圖1 RCC-M標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的敏化C處理示意圖

在核電行業(yè)中，不銹鋼銅-硫酸銅-硫酸晶間腐蝕試驗(yàn)使用的腐蝕劑主要分為以下兩種：

目前RCC-M和NB/T 20004－2014標(biāo)準(zhǔn)中保留了不加銅屑的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)時(shí)間為72h；加入銅屑則試驗(yàn)時(shí)間為24h。其他標(biāo)準(zhǔn)均要求加入銅屑，試驗(yàn)時(shí)間為15~25h。

晶間腐蝕試驗(yàn)中的對(duì)比試樣是指所有處理方式都相同，但不進(jìn)行腐蝕且取樣位置與晶間腐蝕試樣保持一致或相近的試樣。對(duì)比試樣用于鑒別試驗(yàn)結(jié)果，如聲響試驗(yàn)和彎曲形貌的對(duì)比。

然而不是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定需要對(duì)比試樣，GB/T 4334－2008和ISO 3651-2：1998標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此未有提及，RCC-M標(biāo)準(zhǔn)則明確規(guī)定了對(duì)比試樣的必要性，ASTM A262－2015標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低韌性的材料建議使用對(duì)比試樣來(lái)確定試驗(yàn)所需的彎曲角度。

但在實(shí)際使用過(guò)程中，大量焊接件在彎曲后出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)中提及的疑似晶間腐蝕傾向的桔皮皺紋，而經(jīng)過(guò)金相檢驗(yàn)可以排除晶間腐蝕的結(jié)果。為此，筆者對(duì)大量未經(jīng)腐蝕的晶間腐蝕試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，與各標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，由此來(lái)討論對(duì)比試樣的必要性。

彎曲法是銅-硫酸銅-硫酸法晶間腐蝕試驗(yàn)最常用的評(píng)判方式，彎曲后的試樣是否發(fā)生晶間腐蝕開裂或是存在晶間腐蝕傾向是一個(gè)比較直觀、簡(jiǎn)單的評(píng)判依據(jù)。然而不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于彎曲角度及直徑的要求有所不同，見(jiàn)表2。

表2 各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣彎曲角度及直徑的要求

需要指出的是，晶間腐蝕彎曲法并不是考核材料本身的塑性，而是考核材料的抗晶間腐蝕能力。所以試樣出現(xiàn)斷裂或裂紋，并不代表試驗(yàn)不合格，而是需要判斷其是否由晶間腐蝕引起，必要時(shí)需要對(duì)比試樣或是用金相法輔助判斷。

晶間腐蝕試驗(yàn)中的聲響試驗(yàn)是基于金屬材料發(fā)生晶間腐蝕后，由于晶粒之間喪失結(jié)合力，使金屬音色發(fā)生變化的現(xiàn)象，通常將試樣從1m的高處自由落在金屬板上，對(duì)比晶間腐蝕前后聲音變化的一種測(cè)試方法?，F(xiàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)中僅有RCC-M以及NB/T 20004－2014中有所規(guī)定，其他標(biāo)準(zhǔn)均未提及(部分標(biāo)準(zhǔn)早期版本有，現(xiàn)已取消)。

具體的試驗(yàn)方法是將試樣從1m的高處自由落在金屬板上，并與對(duì)比試樣進(jìn)行比較，判斷是否聲音清脆，然后再進(jìn)行彎曲。

筆者在進(jìn)行了上千組試樣的聲響試驗(yàn)后，總結(jié)如下：

(1)未發(fā)生晶間腐蝕的試樣，其聲響試驗(yàn)的結(jié)果是清脆響聲。

(2)發(fā)生輕微晶間腐蝕的試樣，其聲響試驗(yàn)的結(jié)果也是清脆響聲。

(3)部分已發(fā)生晶間腐蝕斷裂的試樣，其聲響試驗(yàn)的結(jié)果也是清脆響聲。

(4)發(fā)生很嚴(yán)重的晶間腐蝕斷裂的試樣，其聲響試驗(yàn)的結(jié)果存在聲音不清脆的現(xiàn)象。

(5)對(duì)于一些存在晶間腐蝕的試樣，其聲響試驗(yàn)的結(jié)果是清脆響聲，與對(duì)比試樣進(jìn)行比較，能發(fā)現(xiàn)存在細(xì)微的差別；但對(duì)于輕微的晶間腐蝕，則判斷不出。

聲響試驗(yàn)法雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)于晶間腐蝕輕微的試樣，很難依靠耳力聽(tīng)辨，只有在很嚴(yán)重的情況下這種方法才有效。另外，由于每個(gè)人聽(tīng)力的差異以及對(duì)清脆聲音的敏感性不同，結(jié)果也會(huì)存在差異。

(1)NB/T 20004－2014與RCC-M標(biāo)準(zhǔn)在不銹鋼銅-硫酸銅-硫酸晶間腐蝕試驗(yàn)的方法上不存在技術(shù)性差異，其他標(biāo)準(zhǔn)或多或少存在差異，但基本相同。

(2)如缺少對(duì)比試樣，在實(shí)際的試驗(yàn)中有可能造成誤判，影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

(3)聲響試驗(yàn)不能作為單獨(dú)的方法來(lái)驗(yàn)證晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，僅可用作輔助判斷。