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奥氏体不锈钢晶间腐蚀测试

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发布时间：2025-04-11 23:46:31 更新时间：2025-04-10 23:47:50

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

奥氏体不锈钢晶间腐蚀测试：检测项目与关键方法解析

奥氏体不锈钢因其优异的耐腐蚀性和加工性能，广泛应用于化工、核电、医疗等领域。然而，在特定条件下（如焊接或高温环境），其晶界处易发生贫铬现象，导致晶间腐蚀（Intergranular Corrosion, IGC）。晶间腐蚀会显著降低材料的力学性能和耐久性，因此检测与评估成为质量控制的关键环节。本文重点介绍晶间腐蚀的主要检测项目及方法。

一、晶间腐蚀机理简述

晶间腐蚀的根源在于材料在敏化温度范围（450~850℃）停留时，碳化铬（Cr₂₃C₆）在晶界析出，导致晶界附近铬含量低于耐蚀临界值（12%）。贫铬区在腐蚀介质中优先溶解，形成沿晶界的连续腐蚀通道。检测的核心目标是评估材料的敏化程度及抗晶间腐蚀能力。

二、晶间腐蚀检测项目及方法

国家标准法（GB/T 4334）
- 硫酸-硫酸铜腐蚀试验（方法E，Strauss试验）
  - 原理：将试样浸入沸腾的硫酸-硫酸铜溶液中（16% H₂SO₄ + 6% CuSO₄），通过铜屑加速还原反应，暴露贫铬区。
  - 适用性：适用于焊接或热处理后的奥氏体不锈钢（如304、316）。
  - 评价：弯曲试验后观察表面裂纹，或金相检查晶界腐蚀深度。
- 硝酸法（方法B，Huey试验）
  - 原理：将试样置于沸腾的65%硝酸溶液中，通过高氧化性介质加速晶间腐蚀。
  - 适用性：适用于高碳奥氏体不锈钢（如304H），评价在强氧化性环境中的耐蚀性。
  - 评价：以腐蚀速率（g/(m²·h)）或重量损失判断敏化程度。
- 硫酸-硫酸铁腐蚀试验（方法C）
  - 原理：在50%硫酸+硫酸铁溶液中煮沸，通过Fe³⁺的氧化作用加速腐蚀。
  - 适用性：用于评估材料在还原性介质中的抗晶间腐蚀能力。
ASTM标准法（ASTM A262）
- Practice A：草酸浸蚀试验
  - 快速筛选法：将试样表面电解腐蚀（10%草酸溶液，1A/cm²电流密度），通过金相显微镜观察晶界是否出现“沟槽”或“链状凹坑”，判断敏化程度。
  - 用途：作为其他试验的预筛选，快速区分敏化与非敏化材料。
- Practice E：硫酸-硫酸铜-铜屑试验
  - 类似GB/T 4334方法E，但细化弯曲角度（180°）和评价标准（裂纹长度）。
电化学测试法
- 动电位扫描（EPR法）
  - 原理：通过测量再活化电流峰值，定量评估晶界活性。敏化材料在再活化阶段电流显著升高。
  - 优势：非破坏性、快速定量，适用于现场检测。
- 电化学阻抗谱（EIS）
  - 通过阻抗响应分析材料表面钝化膜稳定性，间接评估晶间腐蚀倾向。
微观结构分析
- 金相观察：通过光学显微镜或扫描电镜（SEM）直接观察晶界腐蚀形貌，配合能谱分析（EDS）测定贫铬区Cr含量。
- X射线衍射（XRD）：检测晶界析出相（如σ相、碳化物）的类型及含量。