李 崗，俄 馨，李金梅，蔣 洋，張曉程

(1.蘭州蘭石檢測技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730314; 2.甘肅省機(jī)械裝備材料表征與安全評(píng)價(jià)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730314; 3.傳感及檢測技術(shù)應(yīng)用研究中心，甘肅 蘭州 730314)

鎳合金是以鎳為基加入其他元素組成的合金，具有良好的力學(xué)性能、冷熱加工性能、耐腐蝕性能和高溫性能，被廣泛應(yīng)用于壓力容器、能源開發(fā)、化工、電子、航海、航空和航天等領(lǐng)域[1]。

中國鎳合金產(chǎn)品晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般采用GB/T 15260—2016《金屬和合金的腐蝕鎳合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法》[2]；美國的鎳合金產(chǎn)品晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般采用ASTM G28-2002《鍛制高鎳鉻合金晶間腐蝕敏感性檢測的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》[3]；歐洲國家的鎳合金產(chǎn)品晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般采用ISO 9400-1990《鎳基合金—耐晶間腐蝕的測定》[4]。三個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法在適用范圍、取樣、腐蝕時(shí)間等方面存在差異，因此本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016、ASTM G28-2002以及ISO 9400-1990進(jìn)行了分析與對(duì)比。

1 標(biāo)準(zhǔn)方法的適用范圍

GB/T 15260—2016中4種晶間腐蝕試驗(yàn)方法(A、B、C、D)和ISO 9400-1990中4種晶間腐蝕試驗(yàn)方法(A、B、C、D)均適用與腐蝕環(huán)境中使用的鎳合金；ASTM G28-2002中的A法適用于鍛件和焊接件，B法只適用于鍛件，見表1。

表1 三種標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍Table 1 The scope of application for three standards

2 試樣要求

三種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣的總表面積、尺寸精度和粗糙度作了規(guī)定，見表2。GB/T 15260—2016和ISO 9400-1990除了表2的規(guī)定外，還要求焊接試樣應(yīng)包括焊縫、熱影響區(qū)和母材金屬，兩邊的母材金屬均不大于13 mm。

表2 試樣要求Table 2 The sample requirements

3 腐蝕溶液

GB/T 15260—2016、ASTM G28-2002以及ISO 9400-1990三種標(biāo)準(zhǔn)中，相同晶間腐蝕試驗(yàn)方法的腐蝕溶液配置和要求一致。但標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016對(duì)試驗(yàn)溶液量與試樣總表面積比值有規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)ISO 9400-1990只對(duì)B法溶液量與試樣總表面積比值作了規(guī)定，而標(biāo)準(zhǔn)ASTM G28-2002對(duì)溶液量未作規(guī)定，見表3。

表3 試驗(yàn)溶液量Table 3 The test solution volume

4 腐蝕時(shí)間

各種晶間腐蝕方法的腐蝕時(shí)間見表4。對(duì)比分析中發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016和ISO 9400-1990對(duì)硫酸鐵-50%硫酸法試驗(yàn)腐蝕時(shí)間的確定不同，標(biāo)準(zhǔn)ISO 9400-1990中規(guī)定：對(duì)于Cr含量小于18%的材料，試驗(yàn)時(shí)間為24 h；Cr含量大于18%的材料，試驗(yàn)時(shí)間為120 h。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016對(duì)腐蝕時(shí)間的規(guī)定見表5。

5 試驗(yàn)結(jié)果

三種標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)試驗(yàn)方法的結(jié)果評(píng)定基本一致，硫酸鐵-50%硫酸法、鹽酸法、65%硝酸法、混合酸法均采用失重法評(píng)定晶間腐蝕敏感性；銅-硫酸銅-16%硫酸法采用彎曲或壓扁方式評(píng)價(jià)晶間腐蝕傾向。

表4 鎳合金晶間腐蝕試驗(yàn)時(shí)間Table 4 The intergranular corrosion test time of nickel alloy

6 腐蝕方法的選擇

檢驗(yàn)含鉻的鎳合金在弱氧化性介質(zhì)中因貧鉻區(qū)的活化溶解而引起的晶間腐蝕敏感性，最常用的檢驗(yàn)方法為硫酸鐵-50%硫酸法，當(dāng)缺乏充分的經(jīng)驗(yàn)確定檢驗(yàn)方法時(shí)，一般可先采用硫酸鐵-50%硫酸法。硫酸鐵-50%硫酸法檢驗(yàn)晶間腐蝕敏感性要比銅-硫酸銅-16%硫酸法稍嚴(yán)。只有在含鉻的鎳合金本身的耐晶間腐蝕性能較弱，且使用介質(zhì)對(duì)鎳合金產(chǎn)生晶間腐蝕的能力也較弱時(shí)，才宜采用銅-硫酸銅-16%硫酸法檢驗(yàn)。硝酸法檢驗(yàn)因貧鉻區(qū)而產(chǎn)生的晶間腐蝕敏感性要比硫酸鐵-50%硫酸法稍嚴(yán)。銅-硫酸銅-16%硫酸法可測定與碳化鉻或氮化鉻沉淀有關(guān)的晶間腐蝕敏感性。65%硝酸法可測定X相、σ相、碳化鈦或氮化鈦相關(guān)的敏感性。

表5 標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016中腐蝕試驗(yàn)時(shí)間的規(guī)定Table 5 The corrosion test time regulation in standard GB/T 15260—2016

7 敏化處理

三種標(biāo)準(zhǔn)中均提到了試樣的敏化處理，但均未提出具體的敏化條件和制度。標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4756—2006《鎳及鎳合金制壓力容器》[5]規(guī)定：當(dāng)鎳基合金材料預(yù)計(jì)在制造容器的過程會(huì)經(jīng)受溫度超過400 ℃以上的焊接、熱成型、熱處理等熱加工過程時(shí)，這些材料應(yīng)在規(guī)定的敏化處理狀態(tài)檢驗(yàn)，具體敏化處理制度見表6。

表6 各鎳合金牌號(hào)的敏化溫度范圍和建議的敏化處理溫度Table 6 The sensitization temperature range and recommended sensitization temperature of each nickel alloy

8 結(jié)束語

本文對(duì)GB/T 15260—2016、ASTM G28-2002以及ISO 9400-1990三種鎳及鎳合金產(chǎn)品晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于試樣要求、試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)溶液和試驗(yàn)方法的選擇等方面進(jìn)行了比較，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行了討論。結(jié)果表明：標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016和標(biāo)準(zhǔn)ISO 9400-1990試驗(yàn)方法大致相同，但標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15260—2016比標(biāo)準(zhǔn)ISO 9400-1990的規(guī)定更細(xì)化、更嚴(yán)格。敏化處理的相關(guān)規(guī)定在三種標(biāo)準(zhǔn)中均沒有提到，但標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4756—2006《鎳及鎳合金制壓力容器》中對(duì)敏化處理制度有詳細(xì)說明。