GB/T 15260-2016 金属和合金的腐蚀 镍合金晶间腐蚀试验方法

　　ICS 77. 060 H 25

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 15260—2016代替 GB/T 15260—1994

　　金属和合金的腐蚀

　　镍合金晶间腐蚀试验方法

　　Corrosion ofmetalsand alloys—Testmethodsforintergranular

　　corrosion ofnickelalloys

　　2016-08-29发布 2017-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 15260—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准代替 GB/T 15260—1994《镍基合金晶间腐蚀试验方法》,与 GB/T 15260—1994相比主要技术变化如下 :

　　— 增加了取样要求 ;

　　— 将原标准条款总则 “试 样 的 制 备 ”改 为 “取 样 及 制 备 ”, 将 推 荐 试 样 的 尺 寸 按 不 同 方 法 做 出了规定 ;

　　— 修改了原标准的试验装置图 ;

　　— 将原标准 “玻璃支架 ”修改为 “试样支架 ”,保留了原标准支架示意图 , 同时推荐两种玻璃支架 ;

　　— 删除了原标准中的 “沸腾碎屑 ”,将相关内容增加到方法 A试验溶液中 ;

　　— 修改了原标准 “加热装置 ”;

　　— 删除了原标准方法 A 中 8. 4条 ;

　　— 增加方法 A 中推荐合金的试验时间 、密度常数 ;

　　— 增加 了 方 法 A 中 用 标 记 来 检 查 由 于 蒸 汽 逸 出 对 酸 液 浓 度 造 成 影 响 的 方 法 以 及 再 次 试 验 的标准 ;

　　— 将原标准方法 A条款中正常退火材料修改为固溶材料 ;

　　— 增加了试验报告的相关条款 。

　　本标准由中国钢铁工业协会提出 。

　　本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归 口 。

　　本标准起草单位 :攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、浙江久立特材科技股份有限公司 、钢铁研究总院 。

　　本标准主要起草人 :吴杰 、胡进 、侯捷 、褚艳丽 、周平江 、宋志刚 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为 :

　　—GB/T 15260—1994。

　　金属和合金的腐蚀

　　镍合金晶间腐蚀试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了镍合金(铁镍基 、镍基)晶间腐蚀试验方法的试样 、试验设备 、适用范围 、试验溶液 、试验程序和试验结果评定及试验报告 。本标准包括以下四种试验方法 :

　　a) 方法 A:硫酸铁( Ⅲ)-硫酸试验 ;

　　b) 方法 B:铜-硫酸铜-16%硫酸试验 ;

　　c) 方法 C:盐酸试验 ;

　　d) 方法 D:硝酸试验 。

　　本标准适用于腐蚀环境中所使用的镍合金 。 四种方法的选择 、合金的敏化处理制度以及结果的判据等由合金的供需双方协商 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T

　　GB/T

　　GB/T

　　GB/T

　　化学试剂化学试剂

　　化学试剂化学试剂

　　盐酸

　　硫酸

　　硝酸

　　硫酸铜

　　3 总则

　　3. 1 取样及制备

　　3. 1. 1 方法 A、C、D推荐试样总面积为 500 mm2 ~ 2000 mm2 ,试样侧面积与两大面的面积之比应不大于 20% 。焊接试样应包括焊缝 、热影响区和母材金属 ,两边的母材金属均不大于 13 mm。

　　3. 1.2 方法 B推荐弯曲试样尺寸 :长 80 mm~ 100 mm ,宽 20 mm ,厚 3 mm~4 mm(宽度或厚度不足推荐尺寸的试样按实际尺寸取样) 。外径不大于 40 mm 的管材取整管试样 ,长度取 25 mm。方法 B应以原始表面作为弯曲的外表面 。

　　3. 1.3 试样应沿锻轧方向选取 ,表面应尽可能接近材料服役时的表面 。 如果需要 ,允许对试样进行表面加工 ,表面粗糙度一般为 Ra≤0. 80 μm。

　　3. 1.4 剪切取样时 ,试验前应采用研磨或机加工去除变形的金属 。试样在加工过程中应防止过热 。

　　3. 1.5 试验前试样应用非氯化物溶剂脱脂 、冲洗并干燥 。

　　3.2 试样的敏化处理

　　3.2. 1 试验前需要敏化处理的试样 ,敏化处理前需进行表面清理 ,去除表面含碳的润滑剂 、油脂等 。 为获得清洁的表面 ,宜进行轻度表面研磨或酸洗 ,然后用非氯化物溶剂冲洗 、漂洗并干燥 。

　　GB/T 15260—2016

　　3.2.2 敏化处理制度应由供需双方协商 。

　　3.2.3 敏化处理应在试样精加工前进行 。

　　3.2.4 不需进行敏化处理的试样应模拟最终使用条件的状态进行试验 。对需要进行焊接或热处理的合金材料 ,应尽量用与材料制造或服役使用所经历的相同处理方式进行处理 。

　　3.2.5 试验前以研磨的方式将敏化处理后试样上的氧化皮除掉 。

　　3.3 试验设备

　　3.3. 1 试验装置

　　图 1 和图 2是推荐的两种试验装置 。 图 1是容量为 1 L带至少四节冷凝球的索氏或阿氏冷凝器的磨口烧瓶 。 图 2是配有冷-指形冷凝器的 1 L 锥形瓶试验装置 。 冷凝器应由硼硅酸玻璃或等效的耐热玻璃制成 ,锥形瓶应带冷凝器 。方法 D宜采用图 2 的试验装置 。

　　说明 :

　　1— 冷却水出 口 ;

　　2— 冷凝器 ;

　　3— 硅质密封塞 ;

　　4— 冷却水入 口 ;

　　5— 1 L锥形瓶 ,接 口

　　6— 玻璃架 ;

　　7— 防暴沸片 。

　　图 1 推荐试验装置一

　　a) 冷凝器 b) 宽口锥形烧瓶

　　图 2 推荐试验装置二

　　3.3.2 广口锥形瓶

　　带有 45/50磨口接头 ,容积 1 L 的广口锥形瓶 。

　　3.3.3 试样支架

　　玻璃杯箍 、U 型卡槽或料槽 ,在试验进行期间 , 完全浸没于长颈瓶中 ,应使在同一容器中被测试样彼此不接触 。 图 3 为支架示意图 , 图 4 为推荐的两种玻璃支架 ,用来在试验溶液中支撑试样 。

　　图 3 支架示意图

　　a) 带孔挂式玻璃支架

　　b) 带孔 U型玻璃支架

　　图 4 推荐的两种玻璃支架

　　3.3.4 加热装置

　　加热试验溶液并在整个试验期间使溶液保持沸腾的装置 。

　　3.3.5 分析天平

　　分析天平的精度应不低于 0. 001 g。

　　4 方法 A:硫酸铁( Ⅲ)-硫酸试验

　　4. 1 适用范围

　　本方法适用于在硫酸铁( Ⅲ)-硫酸试验溶液中测定镍合金对晶间腐蚀的敏感性 。

　　4.2 试验溶液

　　4.2. 1 配制 600mL试验溶液 :将 400mL蒸馏水或去离子水倒入烧瓶中 ,再将 236mL符合 GB/T 625中规定的硫酸(优级纯)并缓慢地加到烧瓶中(防止暴沸) 。

　　4.2.2 称量 25 g硫酸铁(优级纯)加到硫酸溶液中 。

　　4.2.3 为防止暴沸 ,推荐采用将纯三氧化二铝制成的碎屑加入试验溶液里 。

　　4.2.4 在烧瓶上安装冷凝器并通以冷却水 ,加热溶液使之沸腾 ,直到硫酸铁全部溶解 。

　　4.2.5 操作时应保护好眼睛并佩戴橡胶手套 。将试验用烧瓶置于通风柜中 。

　　4.3 试验程序

　　4.3. 1 测量试样尺寸(包括所有孔的内部尺寸) ,精确到 0. 1 mm ,计算总的暴露面积 。

　　4.3.2 称量试样 ,精确到 0. 001 g。

　　4.3.3 把试样放到试验溶液中的玻璃支架上 ,建议一个烧瓶放一片试样 ,相同牌号的试样也可以放在同一烧瓶中进行试验 ,但要保证试验溶液量大于 20 mL/cm2 ,试样之间不应互相接触 。

　　4.3.4 试验应连续进行 。推荐部分合金材料试验时间 、密度常数参见表 1。

　　表 1 推荐部分合金材料的试验时间和密度常数

　　4.3.5 试验后取出试样 ,在流水中充分冲洗后 ,再在丙酮中清洗并干燥 、称重 。

　　4.3.6 通常试验中间不需要更换试验溶液 ,但要保持溶液不得蒸发损失 。试验中间若需要 , 可随时取出试样称量 ,然后继续试验 。

　　4.3.7 在瓶体上标记液面位置 ,通过此标记来检查由于蒸汽逸出对酸液浓度造成的影响 。如果液面位置发生了明显的(>0. 5 cm 的下降)变化 ,则需要更换新的溶液并使用新的试样或者重新打磨过的试样再次进行试验 。

　　4.3. 8 如果腐蚀速率过快 ,甚至由此导致酸液颜色发生明显变化(绿色) ,则需要在测试过程中加入更多的硫酸铁 。通过中间称量 ,如果试样总质量的消耗达到了 2 g,那么所加入的硫酸铁的质量和溶解的金属质量比为 10 g/1 g。

　　4.4 结果评定

　　4.4. 1 用式(1)计算腐蚀速率 :

　　γcorr …………………………( 1 )

　　式中 :

　　γcorr— 腐蚀速率 ;

　　K — 常数 ;

　　Δm — 失重 ,单位为克(g) ;

　　A — 暴露面积 ,单位为平方厘米(cm2 ) ;

　　t — 暴露时间 ,单位为小时(h) ;

　　ρ — 密度 ,单位为克每立方厘米(g/cm3 ) 。

　　注 : 用下述相应的 K 值计算可得到多种单位的腐蚀速率 :

　　要求的腐蚀速率单位 使用的 K 值

　　密尔每年(mpy) 3. 45× 106

　　英寸每年(ipy) 3. 45× 103

　　英寸每月(ipm) 2. 87× 102

　　毫米每年(mm/a) 8. 76× 104

　　微米每年(μm/a) 8. 76× 107

　　微微米每秒(pm/s) 2. 78× 106

　　克每平方米小时[(g/m2 · h)] 1. 00× 104 ×ρ

　　毫米每平方分米天(mdd) 2. 40× 106 ×ρ

　　微克每平方米秒[μg/(m2 · s)] 2. 78× 106 ×ρ

　　4.4.2 通常是以计算的腐蚀速率与正常固溶状态的腐蚀速率比较来确定晶间腐蚀的存在 。各种合金材料的验收腐蚀速率由供需双方协商确定 。

　　4.4.3 也可用金相显微镜观察评定晶间腐蚀的深度 ,验收深度由供需双方协商确定 。

　　4.5 试验报告

　　试验报告应包括以下内容 :

　　a) 本标准编号 ;

　　b) 试验方法 ;

　　c) 试样名称 、尺寸面积 、炉批号 、试验材料的热处理状态 ;

　　d) 试样的敏化处理制度 ;

　　e) 试验时间 ;

　　f) 试验前后试样的重量 ;

　　g) 试样的腐蚀速率及腐蚀速率比值 。

　　5 方法 B:铜-硫酸铜-16%硫酸试验

　　5. 1 适用范围

　　5. 1. 1 本方法适用于在铜-硫酸铜-16%硫酸试验溶液中测定镍合金的晶间腐蚀敏感性 。测定与碳化铬或氮化铬沉淀有关的晶间腐蚀敏感性 。

　　5. 1.2 本方法可用于评价材料交货状态的热处理制度 、添加稳定化元素(Nb、Ti等) 的效果和减少间隙元素含量提高抗晶间腐蚀性能等 。适用于所有的锻造产品和焊接金属 。

　　5. 1.3 本方法不能测定 X相 、σ相 、碳化钛或氮化钛有关的敏感性(可使用方法 D) 。

　　5.2 试验溶液

　　在 700 mL蒸馏水或去离子水中溶解 100 g符合 GB/T 665 中规定的硫酸铜(CuSO4 · 5H2 O) ,再缓慢加入 100 mL符合 GB/T 625 中规定的硫酸(分析纯) ,并用蒸馏水或去离子水稀释到 1 000 mL。

　　5.3 试验程序

　　5.3. 1 烧瓶底部铺一层铜屑或铜丸(电解铜 ,纯度不低于 99. 5%) ,再放置试样 ,试样之间互不接触 ,保证每个试样与铜屑或铜丸充分接触的情况下 , 同一烧瓶中允许放几层同一种材质的试样 。

　　5.3.2 试验溶液应足以浸没试样 ,而且溶液体积与试样总表面积的最小比率为 8 mL/cm2 。

　　5.3.3 加热试验溶 液 到 沸 腾 并 开 始 计 算 时 间 , 试 验 连 续 进 行 , 中 间 不 需 更 换 溶 液 。试 验 周 期 可 以 是24h, 也可以是 72 h, 由供需双方协商确定 。

　　5.4 结果评定

　　5.4. 1 弯曲试样采用的压头半径应等于试样厚度的两倍 ,试样弯曲的角度为 180°。

　　5.4.2 对韧性低的材料(如深冷加工) ,应通过弯曲一个与被试验试样相同材质及形状的空白试样来决定不发生裂纹的最大弯曲角度 。

　　5.4.3 焊接试样应沿熔合线进行弯曲 。

　　5.4.4 从厚断面上机加工的试样应使弯曲的外表面侧为原始表面 。

　　5.4.5 外径小于 40 mm 的管材,试验 后 应 进 行 压 扁 , 压 扁 后 平 板 之 间 的 尺 寸 在 加 载 下 测 量 应 不 大 于式(2) 计算出的数值 ,检验焊管时 ,焊缝应放在最大压扁点上 。

　　H …………………………( 2 )

　　式中 :

　　H — 压扁后平板间的尺寸最大值 ,单位为毫米(mm) ;

　　D — 管外径尺寸 ,单位为毫米(mm) ;

　　δ — 壁厚 ,单位为毫米(mm) 。

　　5.4.6 对于管状试样应特别注意管内壁的检查 。

　　5.4.7 弯曲或压扁试样后应用体视显微镜观察(放大 10×) , 出现裂纹表明有晶间腐蚀倾向 。起源于试样边角的裂纹和不伴有裂纹出现的变形均不考虑在内 。

　　5.4. 8 当判定可疑或试样不能弯曲时 ,可用金相观察来确定晶间腐蚀存在与否 , 由于韧性不好而引起的可疑裂纹 ,可以通过弯曲一个未试验的相同试样来比较判定 。

　　5.5 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 本标准编号 ;

　　b) 试验方法 ;

　　c) 试样名称 、尺寸面积 、炉批号 、试验材料的热处理状态 ;

　　d) 试样的敏化处理制度 ;

　　e) 试验时间 ;

　　f) 试样弯曲角度及 10×放大倍率后 , 晶间腐蚀倾向结果 ;

　　g) 如用金相法进行判定 ,应记录放大倍数及晶间腐蚀深度 。

　　6 方法 C:盐酸试验

　　6. 1 适用范围

　　本方法适用于在盐酸试验溶液中测定高钼镍合金对晶间腐蚀的敏感性 。

　　6.2 试验溶液

　　取 306 mL蒸馏水或去离 子 水 倒 入 烧 瓶 中 , 再 加 入 300 mL 符 合 GB/T 622 中 规 定 的 盐 酸(分 析纯) ,放入几片沸腾碎屑 。

　　6.3 试验程序

　　6.3. 1 测量试样尺寸(包括所有孔的内部尺寸) ,精确到 0. 1 mm ,计算总的暴露面积 。

　　6.3.2 试样精确到 0. 001 g。

　　6.3.3 在烧瓶上安装冷凝器 ,并通以循环冷却水 。把试样放到试验溶液中的玻璃支架上 ,所用试验溶液体积与试样总表面积之比不少于 20 mL/cm2 。建议一个烧瓶放一片试样 。

　　6.3. 4 试 验 周 期 为 168 h, 试 验 连 续 进 行 , 中 间 不 需 要 更 换 溶 液 。试 验 过 程 中 要 防 止 试 验 溶 液 蒸 发损失 。

　　6.3.5 试验结束取出试样在流水中冲洗然后在非氯化物溶剂中清洗并干燥 。

　　6.3.6 称量试样 ,精确到 1 mg。

　　6.4 结果评定

　　试验结果的评定按 4. 4进行 。

　　6.5 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 本标准编号 ;

　　b) 试验方法 ;

　　c) 试样名称 、尺寸面积 、炉批号 、试验材料的热处理状态 ;

　　d) 试样的敏化处理制度 ;

　　e) 试验时间 ;

　　f) 试验前后试样的重量 ;

　　g) 试样的腐蚀率结果 。

　　7 方法 D:硝酸试验

　　7. 1 适用范围

　　本方法适用于在 65%沸腾硝酸中测定镍合金对晶间腐蚀的敏感性 。

　　7.2 试验溶液

　　7.2. 1 使用符合 GB/T 626中规定的硝酸(优级纯)配制成 65%±0. 2%(质量分数)的硝酸溶液 。 可取108 mL蒸馏水 ,再加入 1 000 mL密度为 1. 42g/cm3 的浓硝酸制备该试验溶液 。

　　7.2.2 在进行硝酸试验中要防止试验溶液的污染 ,特别是氟化物的污染 。在同一通风柜中禁止硝酸试验和含氟化物的试验同时进行 。

　　7.3 试验程序

　　7.3. 1 测量试样尺寸(包括所有孔的内部尺寸) ,精确到 0. 1 mm ,计算总的暴露面积 。

　　7.3.2 试样用非氯化物溶剂脱脂 ,用流水冲洗并干燥 ,然后称量 ,精确到 0. 001 g。

　　7.3.3 所用试验溶液体积与试样总表面积之比应不少于 20 mL/cm2 。

　　7.3.4 每个烧瓶内只放一片试样 ,把试样放到试验溶液中的玻璃支架上 ,冷凝器通以冷却水 ,把试验溶液加热到沸腾后开始计算时间 ,在试验周期内保持沸腾 ,并防止试验溶液蒸发损失 。

　　7.3.5 每个试验周期后取出试样 ,用硬毛刷在流水中清除沉积的腐蚀产物 ,并用非氯化物溶剂冲洗 、干燥然后称重 。

　　7.3.6 试验共进行 5个周期 ,每个周期 48h,每个周期都使用新鲜溶液 。经供需双方协商 ,也可以使用48h+96h+96h 的周期进行试验 。

　　7.4 结果评定

　　试验结果的评定按 4. 4进行 。

　　7.5 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 本标准编号 ;

　　b) 试验方法 ;

　　c) 试样名称 、尺寸面积 、炉批号 、试验材料的热处理状态 ;

　　d) 试样的敏化处理制度 ;

　　e) 试验时间 ;

　　f) 试验前后试样的重量 ;

　　g) 试样每个周期的腐蚀率及 5个周期腐蚀率平均值 。