核电行业不锈钢铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验国内外标准对比分析

无锡不锈钢板厂家无锡汉能不锈钢2019年10月21日讯  目前核电行业中关于不锈钢晶间腐蚀试验的标准很多，为使核电行业的试验人员在使用铜-硫酸铜-硫酸法进行不锈钢晶间腐蚀试验时对各标准有更好的了解和把握，本文从敏化制度、腐蚀剂的选择、对比试样的必要性、试样弯曲角度和直径以及声响试验的必要性等方面进行对比和讨论，寻找各标准之间的异同，提出思考，供核电行业相关人员参考。

不锈钢一般在420~850℃范围内停留时间过长时，会由于碳化铬的析出而造成晶间贫铬，增加不锈钢的晶界腐蚀敏感性。而敏化处理是检验不锈钢晶界腐蚀敏感性时用来衡量奥氏体不锈钢晶界腐蚀倾向的一种检测手段。

敏化处理制度通常会在不锈钢晶间腐蚀敏感性检验标准中做出规定，有时也由不锈钢材料标准或订货合同给出规定。对于超低碳级(碳的质量分数不大于0.03％)和含稳定化元素(钛、铌等)的奥氏体不锈钢，因为其使用环境恶劣，各国标准均有敏化要求。RCC-M及NB/T 20004－2014标准则完全针对核电产品，对不锈钢晶间腐蚀敏感性的要求更高，规定所有试验均要做敏化处理。各标准对敏化制度的具体要求见表1。

表1 各标准对敏化制度的要求

图1 RCC-M标准规定的敏化C处理示意图

在核电行业中，不锈钢铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验使用的腐蚀剂主要分为以下两种：

目前RCC-M和NB/T 20004－2014标准中保留了不加铜屑的试验方法，试验时间为72h；加入铜屑则试验时间为24h。其他标准均要求加入铜屑，试验时间为15~25h。

晶间腐蚀试验中的对比试样是指所有处理方式都相同，但不进行腐蚀且取样位置与晶间腐蚀试样保持一致或相近的试样。对比试样用于鉴别试验结果，如声响试验和弯曲形貌的对比。

然而不是每个标准都规定需要对比试样，GB/T 4334－2008和ISO 3651-2：1998标准对此未有提及，RCC-M标准则明确规定了对比试样的必要性，ASTM A262－2015标准对低韧性的材料建议使用对比试样来确定试验所需的弯曲角度。

但在实际使用过程中，大量焊接件在弯曲后出现了标准中提及的疑似晶间腐蚀倾向的桔皮皱纹，而经过金相检验可以排除晶间腐蚀的结果。为此，笔者对大量未经腐蚀的晶间腐蚀试样进行弯曲试验，与各标准进行比较，由此来讨论对比试样的必要性。

弯曲法是铜-硫酸铜-硫酸法晶间腐蚀试验最常用的评判方式，弯曲后的试样是否发生晶间腐蚀开裂或是存在晶间腐蚀倾向是一个比较直观、简单的评判依据。然而不同标准对于弯曲角度及直径的要求有所不同，见表2。

表2 各标准对试样弯曲角度及直径的要求

需要指出的是，晶间腐蚀弯曲法并不是考核材料本身的塑性，而是考核材料的抗晶间腐蚀能力。所以试样出现断裂或裂纹，并不代表试验不合格，而是需要判断其是否由晶间腐蚀引起，必要时需要对比试样或是用金相法辅助判断。

晶间腐蚀试验中的声响试验是基于金属材料发生晶间腐蚀后，由于晶粒之间丧失结合力，使金属音色发生变化的现象，通常将试样从1m的高处自由落在金属板上，对比晶间腐蚀前后声音变化的一种测试方法。现采用的标准中仅有RCC-M以及NB/T 20004－2014中有所规定，其他标准均未提及(部分标准早期版本有，现已取消)。

具体的试验方法是将试样从1m的高处自由落在金属板上，并与对比试样进行比较，判断是否声音清脆，然后再进行弯曲。

笔者在进行了上千组试样的声响试验后，总结如下：

(1)未发生晶间腐蚀的试样，其声响试验的结果是清脆响声。

(2)发生轻微晶间腐蚀的试样，其声响试验的结果也是清脆响声。

(3)部分已发生晶间腐蚀断裂的试样，其声响试验的结果也是清脆响声。

(4)发生很严重的晶间腐蚀断裂的试样，其声响试验的结果存在声音不清脆的现象。

(5)对于一些存在晶间腐蚀的试样，其声响试验的结果是清脆响声，与对比试样进行比较，能发现存在细微的差别；但对于轻微的晶间腐蚀，则判断不出。

声响试验法虽然简单，但对于晶间腐蚀轻微的试样，很难依靠耳力听辨，只有在很严重的情况下这种方法才有效。另外，由于每个人听力的差异以及对清脆声音的敏感性不同，结果也会存在差异。

(1)NB/T 20004－2014与RCC-M标准在不锈钢铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验的方法上不存在技术性差异，其他标准或多或少存在差异，但基本相同。

(2)如缺少对比试样，在实际的试验中有可能造成误判，影响试验的准确性。

(3)声响试验不能作为单独的方法来验证晶间腐蚀试验结果，仅可用作辅助判断。