GB/T 4334—2020标准问题解答

问题1：GB/T 4334—2020 《金属和合金的腐蚀 奥氏体及铁素体-奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法》标准中E法、F法、G法等均使用弯曲法评定试样是否发生晶间腐蚀,但实际生产中时常出现弯曲裂纹难以判定的情况。该标准第7.4.5节规定:不能对试样进行弯曲评定或难以判定弯曲裂纹时,采用金相法进行评定,金相试样应取自试样的非弯曲部位(焊接接头和焊管除外),经腐蚀后(不得过腐蚀),将试样置于光学显微镜下观察,允许的晶间腐蚀深度由供需双方协商确定。这条规定有歧义,一种理解为焊接接头和焊管的金相试样取样位置不可以为非弯曲部位,但又未对其取样位置进行明确规定,不知是横向还是纵向。换一种方法理解,不可以使用金相法对焊接接头和焊管进行评定。ASTM A262—2015标准第46.1.1节规定,当评估有疑问时,应在光学显微镜为100～250倍下对弯曲试样受拉面的纵向截面进行观察,以确定有无晶间腐蚀。二者对比,明显ASTM A262—2015的规定更加合理,金相检验面受拉后,可以更加容易观察到试样是否存在晶间腐蚀现象。

解答：GB/T 4334—2020标准中E法、F法、G法等都是将奥氏体不锈钢、双相不锈钢试样置于特定酸性溶液中,经煮沸试验后,用弯曲法或金相法判定晶间腐蚀倾向。如果试样发生了晶间腐蚀,就会导致晶界弱化,试样在弯曲应力作用下开裂,使得肉眼或放大镜下即可观察到裂纹。此时要注意试样弯曲部位棱角产生的裂纹,以及不伴有裂纹的滑移线、皱皮纹和表面粗糙等不能认为是晶间腐蚀产生的裂纹(可对未经过腐蚀试验的试样进行同样的弯曲试验,来确认在腐蚀试验试样上看到的裂纹是否是由晶间腐蚀造成的)。

GB/T 4334—2020标准第7.4.5节规定:试样不能进行弯曲评定(如试样过小无法弯曲),或难以判定弯曲的裂纹时,金相试样应取自试样的非弯曲部位,主要是因为试样经腐蚀后,在光学显微镜放大倍数为100～250倍下观察,可见晶界及晶间腐蚀程度,在供需双方协商确定晶间腐蚀允许深度的条件下,可给出是否出现晶间腐蚀倾向结果(包括晶间腐蚀深度)。如果金相试样取自弯曲部位,在光学显微镜放大倍数为100～250倍下,反而需识别并去除由弯曲部位棱角产生的裂纹,以及不伴有裂纹的滑移线、皱皮纹和表面粗糙等非晶间腐蚀产生裂纹的困难。对于焊接接头和焊管试样,因焊缝部位往往是弯曲中心,用于判定焊接部位晶间腐蚀倾向的金相试样,就不能限制试样取自非弯曲部位。

美标ASTM A262—2015第46.1.1节规定,当评估有疑问时,应在光学显微镜放大倍数为100～250倍下对“弯曲试样纵向截面的靠近受拉面处(the outer radius of a longitudinal ection of the bend specimen)”,而非“受拉面的纵向截面(弯曲试样受拉面与纵向截面是垂直的)”进行观察,来确定有无晶间腐蚀,因为这个截面易于用于识别晶间腐蚀裂纹并测量其深度(日本标准JIS G 0575:1999/AMD1—2012中的金相试样截面规定也是如此)。美标ASTM ASTM A262—2015未直接规定焊接试样的取样方法,而是第45.1.5.4节规定面弯、背弯和侧弯类型由供需双方商定,但焊缝应为弯曲中心(见第45.1.5.3节)。

综上所述,可以使用金相法对焊接接头和焊管进行评定,金相试样取样位置必须在焊缝处,才能便于识别晶间腐蚀裂纹并测量其深度,而不限于是否在非弯曲部位。

问题2：GB/T 4334—2020方法E中第8.2.2节规定,需配置“使试验溶液能保持微沸状态的加热装置”,而第8.3.4节规定,试验时“加热试验溶液,使之保持微沸状态”。GB/T 4334—2020 标准中方法E是使用重新起草法修改采用ISO 3651—2:1998 《不锈钢耐晶间腐蚀的测定 第2部分:铁素体、奥氏体及铁素体-奥氏体(双相)不锈钢 含硫酸介质中的腐蚀试验》中方法A,而SO 3651-2:1998标准却没有类似的规定。请问为什么要求试验溶液“微沸”,以及如何控制试验溶液“微沸”?

解答：“微沸”是液体在即将进入沸腾前的状态,此时温度也为100 ℃。由于硫酸-硫酸铜溶液的温度、浓度和沸腾状态直接影响不锈钢试样的腐蚀速率,而沸腾前试验溶液温度难以监控,沸腾后试验溶液对流程度和水蒸发后溶液的酸度和浓度都会时时发生变化,因此保持试验溶液“微沸”是一种保证试验条件一致的低成本方法。

ASTM A262—2015和JIS G 0575:1999/AMD1—2012也都要求试验溶液“微沸”,如ASTM A262—2015中注19规定“宜采取措施尽量减少溶液的爆沸(measures should be taken to minimize bumping of the solution)”,JIS G 0575:1999/AMD1—2012(英文版)中3.b规定“加热器能够在整个试验期间保持试验溶液轻微沸腾(a heater capable of keeping the test solution gently boiling throughout the test period)”。

控制试验溶液“微沸”可采取微调加热器温度,使试验溶液不要连续冒泡,冒泡间隔宜不少于3～5 s。

王滨,上海材料研究所教授级高工,曾任上海市工程材料应用与评价重点实验室主任、国家金属材料质量检测中心副主任、上海失效分析与安全评估中心副主任等;担任过中国材料研究学会理事,中国机械工程学会热处理分会、理化检验分会理事,中国金属学会分析测试分会理事,中国机械工业标准化技术协会理事,全国钢标委会副主任委员,全国纳米技术标委会、试验机标委会、焊接标委会委员,焊接标委会焊缝试验分委会副主任委员,钢标委会力学分委会、微束标委会扫描电镜分委会委员;《理化检验-物理分册》、《无损检测》期刊编委会副主任委员;主持或参与制修订包括GB/T 228.1、GB/T 229、GB/T 230.1、GB/T 231.1、GB/T 4340.1、GB/T 2650、GB/T 2651、GB/T 2652等国家和行业标准约60项。