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(yan)是(shi)在氧化還原系(xi)統中進行的(de)浸蝕試(shi)驗(yan)。退火狀態的(de)奧氏體不銹鋼在這一(yi)溶液(ye)中的(de)腐(fu)(fu)蝕電(dian)位在1.00~1.20V(氫標)的(de)范圍內,并且隨著(zhu)時間的(de)增加而(er)變得更正。在這一(yi)電(dian)位范圍內,退火狀態奧氏體不銹鋼的(de)腐(fu)(fu)蝕速度(du)是(shi)高的(de),至少(shao)為11.7mm/a(相應于電(dian)流密度(du)為1mA/c㎡),而(er)代表貧(pin)鉻(ge)區成分的(de)合金(jin)在1.00~1.20V整個(ge)電(dian)位范圍內則有更高的(de)腐(fu)(fu)蝕速度(du),這樣就產生了嚴重(zhong)的(de)晶間腐(fu)(fu)蝕。


  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(xiu)鋼(gang)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不銹鋼347不銹鋼(gang) )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(er)、試(shi)樣(yang)的選取及制備


  焊接試樣從(cong)與產(chan)品(pin)鋼(gang)材相同(tong)而且焊接工藝也相同(tong)的試板(ban)上(shang)選(xuan)取,試樣尺寸及制備(bei)要求見表2-5,圖2-8、圖2-9、圖2-10、圖2-11。


表 5.jpg


表 4.jpg


圖 10.jpg



  試(shi)樣(yang)的(de)取(qu)樣(yang)方法(fa),原則上用(yong)鋸切取(qu),如用(yong)剪(jian)切時(shi)(shi),應通過(guo)切削或研(yan)磨(mo)方法(fa)除去剪(jian)切的(de)影響(xiang)部分。試(shi)樣(yang)上有氧化皮(pi)時(shi)(shi),要通過(guo)切削或研(yan)磨(mo)除掉。試(shi)樣(yang)表面磨(mo)制過(guo)程中(zhong)應防止表面過(guo)熱(re),加工(gong)后的(de)試(shi)樣(yang)表面粗(cu)糙度Ra必須小于0.8μm。不能進行研(yan)磨(mo)的(de)試(shi)樣(yang),根據雙方協(xie)議也(ye)可(ke)以采用(yong)其他方法(fa)。試(shi)樣(yang)表面的(de)氧化皮(pi)應在磨(mo)光前除掉。


  焊(han)接(jie)試(shi)(shi)樣一般以焊(han)后狀(zhuang)態進行試(shi)(shi)驗。對(dui)焊(han)后還要經過(guo)350℃以上熱加工的焊(han)接(jie)件,試(shi)(shi)樣在焊(han)后還應(ying)進行敏化(hua)處理,敏化(hua)處理制度在協議中另行規定(ding)。



三、試驗條件和(he)步驟


 1. 試(shi)驗溶液(ye):將硝(xiao)酸(GB 626-78,高(gao)級純)用蒸餾水(shui)或去(qu)離子水(shui)配制成(65±0.2)%(重量百分比)硝(xiao)酸溶液(ye)。


 2. 測(ce)量試(shi)樣尺寸計算試(shi)樣的表(biao)面(mian)積(取(qu)三位有(you)效數字)。


 3. 試驗(yan)前后(hou)稱重量(準確到1mg)。


 4. 試樣(yang)放人試驗溶液(ye)中,用玻璃(li)支(zhi)架使試樣(yang)保持在溶液(ye)中部。溶液(ye)量按試樣(yang)表面積計(ji)算,其量不少(shao)于20mL/c㎡.每周期連續煮沸48h,試驗五個(ge)周期,但(dan)根據(ju)雙方協(xie)議(yi)也可縮短為(wei)三個(ge)周期。


 5. 每(mei)周期必須用新的(de)試驗溶(rong)液。每(mei)一(yi)容(rong)器內只放一(yi)個試樣。


 6. 試驗(yan)后取(qu)出試樣,在流水(shui)中用軟刷子刷掉表面(mian)的腐蝕產(chan)物,洗凈,干燥,稱重。


  焊(han)接(jie)試樣(yang)發(fa)現刀狀腐(fu)蝕(shi)即為具有晶間腐(fu)蝕(shi)傾向,性質(zhi)可疑時,可用金相法判(pan)定。