三种镍合金腐蚀试验方法标准分析及对比

李 岗，俄 馨，李金梅，蒋 洋，张晓程

(1.兰州兰石检测技术有限公司，甘肃 兰州 730314; 2.甘肃省机械装备材料表征与安全评价工程实验室，甘肃 兰州 730314; 3.传感及检测技术应用研究中心，甘肃 兰州 730314)

镍合金是以镍为基加入其他元素组成的合金，具有良好的力学性能、冷热加工性能、耐腐蚀性能和高温性能，被广泛应用于压力容器、能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等领域[1]。

中国镍合金产品晶间腐蚀试验标准一般采用GB/T 15260—2016《金属和合金的腐蚀镍合金晶间腐蚀试验方法》[2]；美国的镍合金产品晶间腐蚀试验标准一般采用ASTM G28-2002《锻制高镍铬合金晶间腐蚀敏感性检测的标准试验方法》[3]；欧洲国家的镍合金产品晶间腐蚀试验标准一般采用ISO 9400-1990《镍基合金—耐晶间腐蚀的测定》[4]。三个试验标准方法在适用范围、取样、腐蚀时间等方面存在差异，因此本文对标准GB/T 15260—2016、ASTM G28-2002以及ISO 9400-1990进行了分析与对比。

1 标准方法的适用范围

GB/T 15260—2016中4种晶间腐蚀试验方法(A、B、C、D)和ISO 9400-1990中4种晶间腐蚀试验方法(A、B、C、D)均适用与腐蚀环境中使用的镍合金；ASTM G28-2002中的A法适用于锻件和焊接件，B法只适用于锻件，见表1。

表1 三种标准的适用范围Table 1 The scope of application for three standards

2 试样要求

三种标准对试样的总表面积、尺寸精度和粗糙度作了规定，见表2。GB/T 15260—2016和ISO 9400-1990除了表2的规定外，还要求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。

表2 试样要求Table 2 The sample requirements

3 腐蚀溶液

GB/T 15260—2016、ASTM G28-2002以及ISO 9400-1990三种标准中，相同晶间腐蚀试验方法的腐蚀溶液配置和要求一致。但标准GB/T 15260—2016对试验溶液量与试样总表面积比值有规定，标准ISO 9400-1990只对B法溶液量与试样总表面积比值作了规定，而标准ASTM G28-2002对溶液量未作规定，见表3。

表3 试验溶液量Table 3 The test solution volume

4 腐蚀时间

各种晶间腐蚀方法的腐蚀时间见表4。对比分析中发现，标准GB/T 15260—2016和ISO 9400-1990对硫酸铁-50%硫酸法试验腐蚀时间的确定不同，标准ISO 9400-1990中规定：对于Cr含量小于18%的材料，试验时间为24 h；Cr含量大于18%的材料，试验时间为120 h。标准GB/T 15260—2016对腐蚀时间的规定见表5。

5 试验结果

三种标准中相应试验方法的结果评定基本一致，硫酸铁-50%硫酸法、盐酸法、65%硝酸法、混合酸法均采用失重法评定晶间腐蚀敏感性；铜-硫酸铜-16%硫酸法采用弯曲或压扁方式评价晶间腐蚀倾向。

表4 镍合金晶间腐蚀试验时间Table 4 The intergranular corrosion test time of nickel alloy

6 腐蚀方法的选择

检验含铬的镍合金在弱氧化性介质中因贫铬区的活化溶解而引起的晶间腐蚀敏感性，最常用的检验方法为硫酸铁-50%硫酸法，当缺乏充分的经验确定检验方法时，一般可先采用硫酸铁-50%硫酸法。硫酸铁-50%硫酸法检验晶间腐蚀敏感性要比铜-硫酸铜-16%硫酸法稍严。只有在含铬的镍合金本身的耐晶间腐蚀性能较弱，且使用介质对镍合金产生晶间腐蚀的能力也较弱时，才宜采用铜-硫酸铜-16%硫酸法检验。硝酸法检验因贫铬区而产生的晶间腐蚀敏感性要比硫酸铁-50%硫酸法稍严。铜-硫酸铜-16%硫酸法可测定与碳化铬或氮化铬沉淀有关的晶间腐蚀敏感性。65%硝酸法可测定X相、σ相、碳化钛或氮化钛相关的敏感性。

表5 标准GB/T 15260—2016中腐蚀试验时间的规定Table 5 The corrosion test time regulation in standard GB/T 15260—2016

7 敏化处理

三种标准中均提到了试样的敏化处理，但均未提出具体的敏化条件和制度。标准JB/T 4756—2006《镍及镍合金制压力容器》[5]规定：当镍基合金材料预计在制造容器的过程会经受温度超过400 ℃以上的焊接、热成型、热处理等热加工过程时，这些材料应在规定的敏化处理状态检验，具体敏化处理制度见表6。

表6 各镍合金牌号的敏化温度范围和建议的敏化处理温度Table 6 The sensitization temperature range and recommended sensitization temperature of each nickel alloy

8 结束语

本文对GB/T 15260—2016、ASTM G28-2002以及ISO 9400-1990三种镍及镍合金产品晶间腐蚀试验标准中关于试样要求、试验时间、试验溶液和试验方法的选择等方面进行了比较，并对标准中的相关规定进行了讨论。结果表明：标准GB/T 15260—2016和标准ISO 9400-1990试验方法大致相同，但标准GB/T 15260—2016比标准ISO 9400-1990的规定更细化、更严格。敏化处理的相关规定在三种标准中均没有提到，但标准JB/T 4756—2006《镍及镍合金制压力容器》中对敏化处理制度有详细说明。