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新標準GB/T 4334—2020 結(jié)合ISO 3651-1:1998 《不銹鋼耐晶間腐蝕的測定 第1部分：奧氏體及鐵素體-奧氏體(雙相)不銹鋼 含硝酸介質(zhì)中的腐蝕試驗》和ISO 3651-2：1998 《不銹鋼耐晶間腐蝕的測定 第2部分：鐵素體、奧氏體及鐵素體-奧氏體(雙相)不銹鋼 含硫酸介質(zhì)中的腐蝕試驗》進行了重新起草，在結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上對GB/T 4334—2008進行修整，主要包括標準名稱、取樣及制備、敏化制度和試驗方法等4個方面。

1、標準名稱

由于雙相不銹鋼的應用普及較晚，尚無與其相關的晶間腐蝕試驗標準。目前，德、法、英等歐洲國家的晶間腐蝕試驗標準已經(jīng)完全等效采用了標準ISO 3651。標準ISO 3651-1:1998中明確規(guī)定其適用范圍為奧氏體及鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼。標準ISO 3651-2:1998中明確規(guī)定其適用范圍為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼及鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼。

國內(nèi)標準GB/T 4334—2008試驗方法也大都適用于奧氏體不銹鋼，僅E法明確地指出了其適用于奧氏體、鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼。對于鐵素體不銹鋼，近年國內(nèi)相繼發(fā)布了鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕標準GB/T 31935—2015 《金屬和合金的腐蝕低鉻鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》和GB/T 32571—2016 《金屬和合金的腐蝕 高鉻鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》。新標準GB/T 4334—2020將名稱變更為 《金屬和合金的腐蝕 奧氏體及鐵素體-奧氏體(雙相)不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》，明確了雙相不銹鋼的適用范圍，便于使用和實施，符合行業(yè)發(fā)展需求。至此，國內(nèi)已建立了針對不同類型不銹鋼晶間腐蝕試驗方法的相應標準體系(見表1)。

表1 國內(nèi)不銹鋼晶間腐蝕試驗標準

2、取樣及制備

鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗標準GB/T 31935—2015和GB/T 32571—2016在GB/T 4334—2008的基礎上，對取樣及制備方法進行了改進，涉及了試樣尺寸和試驗報告。新標準GB/T 4334—2020與鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗標準作了適當?shù)牡韧共煌愋筒讳P鋼晶間腐蝕試驗在取樣及制備要求上得到了統(tǒng)一。此外，對于彎曲法取樣要求附加了備注：因試樣尺寸有限無法對同一試樣的兩個被檢驗面進行彎曲，則可取兩個試樣，分別彎曲兩個試樣的不同檢驗面，作為代替試驗。同時，取樣時標記出兩個試樣的檢驗面。這種取樣要求體現(xiàn)了制樣的靈活性和標準的科學性、合理性。

3、敏化制度

某研究院試驗分析表明，8mm厚度的18-8鋼板的正常焊條電弧焊試樣的晶間腐蝕敏化程度不超過鋼板試樣經(jīng)650℃敏化15min的晶間腐蝕敏化程度，因而認為1h的敏化時間，對焊接構(gòu)件而言留有較大余地。GB/T 4334—2008敏化制度規(guī)定，超低碳鋼(碳的質(zhì)量分數(shù)不大于0.03%)和穩(wěn)定化鋼種(添加鈦或鈮)的敏化處理溫度為650℃，壓力加工試樣保溫2h，鑄件保溫1h，空冷，無供需雙方協(xié)商條款。這一規(guī)定導致試驗敏化制度沒有任何調(diào)整空間。實際上，對于不同牌號、不同合金含量的不銹鋼，其第二相析出的敏感溫度是有差異的，將敏化溫度限定在一個固定溫度顯然不合理。大量試驗研究表明，使用GB/T 4334—2008標準的敏化制度往往會造成試驗過程中試樣的非晶間腐蝕開裂，從而增加了評定工作量。ASTM A262要求敏化溫度為650~675℃，對敏化時間和冷卻方式不作強制要求，但是推薦了一種常用的敏化制度，即675℃，保溫1h，同時也允許供需雙方協(xié)商敏化時間及冷卻方式。ASTM 262中的E法特別提到，除非需方聲明，否則可以使用ISO 3651-2中的A法替代該試驗，以及使用ISO 3651-2推薦的敏化制度，說明 ASTM A262對ISO 3651的敏化制度也是認可的。

新標準GB/T 4334—2020 對于奧氏體不銹鋼，采用GB/T 4334—2008的敏化制度。對于鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼，推薦使用ISO 3651-2的敏化制度。對于其他不銹鋼試樣是否需要敏化處理以及敏化處理制度的選擇，由產(chǎn)品標準或供需雙方協(xié)商確定。表2為標準GB 4334—2020推薦的敏化制度。

表2 GB/T 4334—2020推薦敏化制度

4、試驗方法

4.1 C法(65%硝酸法)硝酸溶液

關于C法溶液的配制，標準要求將符合GB/T 626 《化學試劑 硝酸》的優(yōu)級純硝酸用蒸餾水或去離子水配制成(65.0±0.2)%(質(zhì)量分數(shù)，下同)的硝酸溶液。該配制方法較為繁瑣，需要對硝酸試劑進行滴定，確定其實際質(zhì)量分數(shù)后再配制符合標準要求的硝酸溶液，大大增加了工作量。有研究表明，硝酸質(zhì)量分數(shù)對不銹鋼腐蝕速率的影響較大。C法規(guī)定試驗需進行5個周期，每個周期48h，且每個周期使用新配制的試液。硝酸在滴定過程中會產(chǎn)生誤差，影響試樣的腐蝕速率。經(jīng)過多次周期、長時間試驗，誤差不斷累積，對試驗結(jié)果影響較大。

新標準GB/T 4334—2020在硝酸法溶液配制方法后備注ρ20=1.40g/mL(ρ20為20℃下的密度)，表示可以采用比重法間接測定所配試液濃度是否符合要求，提升了試驗的可操作性和便捷性，減小了試驗誤差。

4.2 廢除D法(10%硝酸+3%氫氟酸法)

硝酸-氫氟酸法最早于1984年修改采用自日本標準JIS G 0574—1980 《不銹鋼硝酸-氫氟酸腐蝕試驗方法》。ASTM A262早期版本中也包含D法，并特別指明適用于測定316/316L不銹鋼中僅是由于碳化鉻而非σ相引起的晶間腐蝕，但在發(fā)布ASTM A262-1998時廢除了此法。當前其他各國和組織的試驗標準中已無此方法。從適用性來講，硝酸-氫氟酸法僅適用于非穩(wěn)定化的含鉬奧氏體不銹鋼，不適用于雙相不銹鋼，有其局限性。從試驗方法來講，試樣在此溶液中的腐蝕電位處在活化-鈍化區(qū)，均勻腐蝕速率較高，所以必須采用參照試樣，借助腐蝕速率比值的評定方法來排除均勻腐蝕的干擾影響。此外，該方法試驗溫度為70℃，既非室溫,又未達沸點，控制相對不方便。試驗溶液含有劇毒的氫氟酸，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，試驗過程產(chǎn)生的水汽對人員健康也不利，導致該方法一直未被廣泛使用。GB/T 4334—2008雖然還保留了硝酸-氫氟酸法(D法)，但從GB/T 21433—2008 《不銹鋼壓力容器晶間腐蝕敏感性檢驗》開始對壓力容器晶間腐蝕試驗已經(jīng)不推薦使用該方法。

4.3 修改E法(銅-硫酸銅-16%硫酸)彎曲參數(shù)

在眾多關于晶間腐蝕試驗標準的探討中，對于彎曲參數(shù)的爭議最大。行業(yè)內(nèi)普遍認為，GB/T 4334—2008中關于彎曲參數(shù)的規(guī)定過于嚴苛，母材往往能通過測試，而焊接件經(jīng)常會發(fā)生冷彎斷裂，導致使用E法時往往會增加很多金相檢驗的工作。為此，相關單位進行了大量的試驗研究，多篇報道建議修改彎曲試驗參數(shù)。 新標準GB/T 4334—2020關于彎曲參數(shù)保留了壓力加工件試樣彎曲角度為180°，對于焊管和焊接件規(guī)定彎曲角度由原來的180°改為不小于90°，主要是考慮到焊接件塑性較差，即使不經(jīng)過晶間腐蝕試驗，彎曲到180°后也會由于冷變形而超過其塑性，導致開裂。對于鑄鋼件的彎曲角度從90°改為不小于90°，兼容了此前版本的要求。對于低韌性材料參照了ASTM A262，無須彎曲180°，而是采用一個未經(jīng)過腐蝕環(huán)境侵蝕的試樣來確定該材料不產(chǎn)生冷彎裂紋的最大彎曲角度，以此作為彎曲試驗的彎曲角度。 近年來，無論是理論計算還是試驗研究都表明壓頭直徑對于彎曲試驗結(jié)果有很大的影響。對此，新標準GB/T 4334—2020對壓頭直徑也進行了修正，對于壓力加工件，彎曲試驗用的壓頭直徑應不大于試樣厚度的2倍;對于鑄鋼件、焊管和焊接件，彎曲試驗用的壓頭直徑應不大于試樣厚度的4倍，這與ISO 3651-2是等同的。相比于ASTM A262，其優(yōu)點在于不需要針對每個厚度采用不同直徑的壓頭。在新標準規(guī)定下，對于壓力加工件而言，原先的5mm壓頭適用于厚度不小于2.5mm的試樣，對于鑄件、焊接件等低塑性工件，其適用于厚度不小于1.25mm的試樣。

4.4 新增F法(銅-硫酸銅-35%硫酸)和G法(40%硫酸-硫酸鐵)

GB/T 4334—2008規(guī)定的晶間腐蝕試驗方法多適用于奧氏體不銹鋼，僅有E法明確地指出了其適用于雙相不銹鋼，這對于雙相不銹鋼晶間腐蝕試驗方法的選擇過于單一。有文獻表明，對高鉻鉬的奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼，采用16%硫酸-硫酸銅法檢驗晶間腐蝕的結(jié)果往往與工程實際不相符。ISO 3651:1998首次列出了35%硫酸-硫酸銅-銅屑試驗法和40%硫酸-硫酸鐵試驗法，但GB/T 4334—2008并未納入，導致國內(nèi)部分不銹鋼產(chǎn)品在晶間腐蝕檢驗時面臨無相關國家標準可依的困境，只能引用ISO標準，如標準GB/T 21433—2008中引用了標準ISO 3651-(1~2)。 新標準GB/T 4334—2020 在GB/T 4334—2008的基礎上增加F法(銅-硫酸銅-35%硫酸)和G法(40% 硫酸-硫酸鐵)，并給出了適用范圍。新增試驗方法符合當前檢驗需求，有助于指導和規(guī)范高鉻高鉬奧氏體不銹鋼及鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的生產(chǎn)和驗收。

5、結(jié)語

GB/T 4334—2020將標準名稱變更為《金屬和合金的腐蝕 奧氏體及鐵素體-奧氏體(雙相)不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》，同時明確了各類試驗方法的使用條件和適用范圍。新標準的修改提高了不銹鋼晶間腐蝕試驗方法標準的科學性、經(jīng)濟性和實用性，有助于指導和規(guī)范高鉻高鉬奧氏體不銹鋼及鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的生產(chǎn)和驗收，有助于提高國內(nèi)不銹鋼產(chǎn)品的性能和安全可靠性。