硝酸試驗是1930年首先由Huey提出并經過后人不斷改進發展起來的。因此,有時又把這一方法叫做Huey試驗。美國廣泛使用這一定量方法檢驗晶間腐蝕的敏感性。硝酸腐蝕試驗的機理目前還沒有完全弄清楚,它可能是由下面幾種不同的作用引起的。


  1. 硝酸試(shi)驗是在(zai)氧化還原系統中進行的(de)(de)浸(jin)蝕(shi)(shi)試(shi)驗。退(tui)火狀態(tai)的(de)(de)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)這一溶液中的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)電位(wei)(wei)在(zai)1.00~1.20V(氫(qing)標)的(de)(de)范(fan)圍內,并且隨著時間(jian)(jian)的(de)(de)增加而變得更正。在(zai)這一電位(wei)(wei)范(fan)圍內,退(tui)火狀態(tai)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速度是高(gao)(gao)的(de)(de),至少為11.7mm/a(相應于(yu)電流密度為1mA/c㎡),而代表貧鉻區成(cheng)分的(de)(de)合金在(zai)1.00~1.20V整(zheng)個電位(wei)(wei)范(fan)圍內則(ze)有更高(gao)(gao)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速度,這樣就產生了嚴重的(de)(de)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)。


  2. 為了解釋硝酸試驗中腐蝕損失很大的原因,提出了六價鉻離子的作用問題。因為敏化材料的晶粒邊界中,被溶解的鉻是以Cr6+的形式存在于溶液中,由于


    Gr6++3e=Cr3+


  還原反應比HNO3的還原反應及H+的還原反應容易進行。因此,這種強氧化性離子的存在,使鋼的電位變得更正,可達到1.20V(氫標)以上,腐蝕速度可達到1170mm/a(相當于電流密度為100mA/c㎡)或更大。


  3. 含鉬不銹鋼和鎳基合金,例如316L不銹鋼Hastelloy C , 它們在貧鉻區引起晶間腐蝕的其他腐蝕試驗中是免疫的。但是在硝酸試驗中這些鋼種也具有很高的腐蝕速度,可能是這些含鉬合金里生成顯微鏡下能檢驗出來或檢驗不出來的σ相溶解所引起的。高鉻含量的σ相溶解,可以增加這些鋼種的腐蝕速度。嚴顯微的。相,也可能在穩定級不銹鋼(例如 321不(bu)銹鋼347不(bu)銹鋼 )中形成,在硝酸中也會引起嚴重的晶間腐蝕。


  4. 退火狀態的奧氏體不銹鋼在含有Cr3+、Ce3+、Mn7+、Fe3+等強氧化性陽離子的硝酸中,也會出現晶間腐蝕現象。這可能是由于晶粒之間存在偏析元素,例如磷、硅、硫等,形成了腐蝕的推動力而引起晶間腐蝕。高純不銹鋼很難引起晶間腐蝕,就有力地支持了這一偏析理論。



一、應用范圍(wei)和優缺點


  綜上所述,65%的沸騰硝酸試驗可以選擇性地腐蝕貧鉻區、碳化物、σ相、同時Cr6+的存在與雜質元素的偏析均會加速和引起晶間腐蝕,使腐蝕速度變得很大,所以硝酸試驗具有苛刻的試驗條件。這一方法適用于鍛造、鑄造產品和各類不銹鋼的焊接件,可以用來評定不銹鋼和鎳基合金交貨狀態的熱處理、檢驗添加穩定元素和降低含量在防止晶間腐蝕方面的效果。可以用這一方法檢驗304不銹鋼、304L 不銹鋼等鋼中的碳化物,檢驗316不銹鋼、316L不銹鋼、317不銹鋼、317L不銹鋼、321不銹鋼、347不銹鋼等鋼中的碳化物和σ相,可以檢驗所有不銹鋼中的端部晶粒腐蝕。


  這一方法的最大優點是可以利用最常見的重量損失評價產品的質量,是最好的定量評定方法。缺點是試驗周期長(可達240小時);硝酸的濃度對腐蝕速度有影響,例如與65%的硝酸相比,濃度增減1%,腐蝕率的增大與減少最高達10%;每次需要更換溶液,溶液的用量多,試劑昂貴;試驗過程中,Cr6+的積累,試驗溶液體積與試樣面積比值的改變,均能引起不同的腐蝕速度,例如當Cr6+量增加到0.004%時,不銹鋼的腐蝕速度就會顯著增加。因此,不同耐蝕性的鋼種在同一容器中試驗時,就會相互影響。又如1c㎡試樣的溶液為2mL和20mL其腐蝕速度就相差數倍,溶液量對試樣表面的制備、端部晶粒和組織變化均很敏感。



二、試樣的選取及制備


  焊接(jie)試(shi)(shi)樣從與產品(pin)鋼材相同而且焊接(jie)工(gong)藝也相同的(de)試(shi)(shi)板上(shang)選(xuan)取,試(shi)(shi)樣尺寸及制(zhi)備(bei)要求見表2-5,圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。


表 5.jpg


表 4.jpg


圖 10.jpg



  試(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)取樣(yang)方法(fa),原則上用鋸切(qie)取,如用剪切(qie)時,應通過切(qie)削或研(yan)(yan)磨(mo)(mo)方法(fa)除(chu)去剪切(qie)的(de)影(ying)響部(bu)分。試(shi)(shi)(shi)樣(yang)上有氧化皮(pi)時,要(yao)通過切(qie)削或研(yan)(yan)磨(mo)(mo)除(chu)掉。試(shi)(shi)(shi)樣(yang)表(biao)面磨(mo)(mo)制(zhi)過程(cheng)中應防(fang)止表(biao)面過熱,加工后的(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)表(biao)面粗糙度Ra必須(xu)小(xiao)于0.8μm。不能進行研(yan)(yan)磨(mo)(mo)的(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang),根(gen)據雙方協(xie)議也(ye)可(ke)以采用其(qi)他(ta)方法(fa)。試(shi)(shi)(shi)樣(yang)表(biao)面的(de)氧化皮(pi)應在(zai)磨(mo)(mo)光(guang)前除(chu)掉。


  焊接試樣(yang)一般(ban)以焊后狀態進(jin)行(xing)試驗。對焊后還要經過(guo)350℃以上(shang)熱加工的焊接件,試樣(yang)在(zai)焊后還應進(jin)行(xing)敏(min)化(hua)處理(li),敏(min)化(hua)處理(li)制度在(zai)協議中另行(xing)規定。



三、試驗條件和步(bu)驟(zou)


 1. 試驗溶液:將硝酸(GB 626-78,高級純)用蒸餾水(shui)或去離子(zi)水(shui)配(pei)制成(65±0.2)%(重量(liang)百分(fen)比)硝酸溶液。


 2. 測(ce)量試(shi)樣尺寸計算試(shi)樣的表面(mian)積(取三位(wei)有效數字)。


 3. 試驗(yan)前后稱重量(liang)(準確到(dao)1mg)。


 4. 試樣放人試驗溶液中(zhong)(zhong),用玻璃(li)支架使(shi)試樣保持在溶液中(zhong)(zhong)部。溶液量按試樣表(biao)面積計算,其量不少于20mL/c㎡.每(mei)周(zhou)期連續(xu)煮(zhu)沸48h,試驗五個周(zhou)期,但根據雙方協(xie)議(yi)也可(ke)縮短為三個周(zhou)期。


 5. 每周期必(bi)須用新的(de)試驗溶液。每一容器內(nei)只放一個(ge)試樣(yang)。


 6. 試驗后取(qu)出(chu)試樣(yang),在流水中用軟刷(shua)子(zi)刷(shua)掉(diao)表(biao)面(mian)的腐蝕產物,洗凈(jing),干燥(zao),稱重。


  焊(han)接(jie)試樣發現刀狀腐蝕即為具有晶間腐蝕傾(qing)向(xiang),性質可(ke)疑時,可(ke)用金(jin)相法(fa)判定。