一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法技术

本发明专利技术公开一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，主要步骤包括：步骤一、从待试验方法中筛选出采用间浸腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验；其中待试验方法包括盐雾腐蚀试验、全浸腐蚀试验、间浸腐蚀试验，其中间浸腐蚀试验采用正交试验获取最优试验参数；步骤二、试样的设计；试样分为块状试样和片状试样；步骤三、进行高锰钢晶间腐蚀试验，取块状试样以及片状试样，按步骤一得到的间浸腐蚀试验的最优试验参数进行试验；步骤四、高锰钢晶间腐蚀性能评价，其评价指标为：

【技术实现步骤摘要】
一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法


[0001]本专利技术属于检测
，具体涉及一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法。

技术介绍

[0002]高锰奥氏体钢是指含有大量锰成分，在环境温度和工作温度中保持奥氏体相的钢，由于高锰钢低廉的价格和优异的低温塑韧性，被业界认为将取代传统低温材料，广泛应用于海洋船舶、低温压力容器等领域。与目前广泛应用的9Ni钢相比，高锰钢的低温强度、韧性、耐疲劳性、耐腐蚀性等性能均相差不大，且其塑性远优于9Ni钢。在成本上，金属锰的价格仅为镍的1/10~1/6左右，高锰钢代替9Ni钢用于LNG储罐等低温领域，可以大大降低生产成本，对于富锰贫镍的我国意义重大。
[0003]LNG储罐在投入使用前的海水试压过程以及使用过程中的外罐外侧防腐涂料脱落等都会造成高锰钢材直接与海水或海洋大气中的Cl
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接触，从而导致高锰钢存在腐蚀破坏的可能性。如果罐体发生晶间腐蚀，在拉应力（罐体内应力）作用下可能会发生开裂，LNG泄露造成能源浪费，甚至造成较大安全事故。因此，CCS通函(MSC.1/Circ.1599通函——用于低温环境的高锰奥氏体钢应用临时指南)要求对高锰钢的晶间腐蚀性进行测试，并推荐了相关标准。通函推荐的测试标准是ASTM A262E法，这是一种针对奥氏体不锈钢的热酸煮沸试验方法。高锰钢采用该方法进行试验后，试样会发生大面积的全面腐蚀，造成很大程度的尺寸减薄，因此，该方法不适用于评价高锰钢的晶间腐蚀性能。目前，国内外均没有针对高锰钢这种无钝化膜金属的晶间腐蚀测试标准方法，导致试验室无法开展相关试验。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，可对高锰钢的晶间腐蚀性能进行综合评价。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现：一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，主要步骤包括：步骤一、从待试验方法中筛选出采用间浸腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验；其中待试验方法包括盐雾腐蚀试验、全浸腐蚀试验、间浸腐蚀试验，其中间浸腐蚀试验采用正交试验获取最优试验参数；步骤二、试样的设计；试样分为块状试样和片状试样；步骤三、进行高锰钢晶间腐蚀试验取块状试样以及片状试样，按步骤一得到的间浸腐蚀试验的最优试验参数进行试验；步骤四、高锰钢晶间腐蚀性能评价其评价指标为：
①
腐蚀产物及锈层分析；
②
腐蚀速率；
③
局部腐蚀深度；
④
弯曲形貌；
⑤
拉伸性能。
[0006]优选的，盐雾腐蚀试验参照GB/T 10125
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2012进行，试验温度为35℃，介质为质量分数为5%的NaCl溶液，试验时间为30天，在中性盐雾试验条件下，局部腐蚀深度较间浸环境较小，排除盐雾腐蚀试验方法。
[0007]优选的，全浸腐蚀试验参照ASTM G31
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12a进行，试验温度为27℃、35℃和40℃三个水平，溶液选取3.5%NaCl溶液和3.5% NaCl+0.25%Na2S2O8溶液，试验时间均为30天，在全浸试验条件下，添加氧化剂Na2S2O8的腐蚀速率远大于未添加氧化剂条件，但局部腐蚀形貌均为点腐蚀，且局部腐蚀深度较间浸环境较小，排除全浸腐蚀试验方法。
[0008]优选的，间浸腐蚀参照GB/T 19746
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2005进行，所述正交试验为四因素三水平正交试验，影响因素包括：温度、湿度、干湿比、时间。
[0009]优选的，正交试验具体为：温度包含27℃、35℃和40℃三个水平，湿度包含45%、85%和95%三个水平，干湿比包含1:1、3:1和5:1三个水平，时间包括3天、7天和10天三个水平，腐蚀溶液有两种，一种为模拟海水，即质量分数为3.5%的NaCl溶液，另一种为质量分数为3.5% NaCl+0.25%Na2S2O8溶液。
[0010]优选的，正交试验得到最优试验参数为：温度为40℃、湿度为85%、干湿比为1:1、试验时间为10天，试验溶液选用质量分数为3.5%的NaCl溶液。
[0011]优选的，腐蚀产物及锈层分析的具体方法为：块状试样腐蚀试验完成后，不清洗，收集腐蚀产物，对腐蚀产物进行X射线分析，确定腐蚀产物成分，同时观察腐蚀产物形貌，测定锈层深度。
[0012]优选的，测腐蚀速率的具体方法为：块状试样腐蚀试验完成后，对块状试样进行清洗干燥后称重，通过试样腐蚀前后的质量变化及暴露面积计算试样的平均腐蚀速率，单位转化为mm/年，即试样每年减薄的量，通过全面腐蚀速率表征试样局部腐蚀程度。
[0013]优选的，测局部腐蚀深度的具体方法为：试验完成后，将块状试样沿垂直变形方向切开，对截面进行磨制抛光，不经侵蚀，在金相显微镜下测量试样局部腐蚀深度。
[0014]优选的，弯曲形貌测试方法为：片状试样腐蚀试验完成后，采用直径为试样厚度的压头对片状试样进行弯曲试验，观察弯曲部位外表面是否产生裂纹；拉伸性能测试方法为：先将腐蚀后的片状试样进行加工处理，将其加工为拉伸试样，厚度方向不加工，测定平行段宽度和腐蚀后的试样厚度，而后在拉伸试验机上测定试样拉伸强度、屈服强度和伸长率力学性能。
[0015]本专利技术的有益效果在于：本专利技术设计了一种用于高锰钢晶间腐蚀行为评价的试验程序，通过验证，该方法的有效性较高。结合腐蚀产物及锈层分析、腐蚀速率、腐蚀深度、弯曲形貌、拉伸性能等指标，可对高锰钢的晶间腐蚀性能进行综合评价。同时，该方法也可用于评价高锰钢的点腐蚀等局部腐蚀行为。
附图说明
[0016]图1是本专利技术性能评价方法的步骤流程图；
图2试样不经侵蚀的晶间腐蚀形貌；图3试样侵蚀的晶间腐蚀形貌。
具体实施方式
[0017]下面根据附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0018]金属材料发生晶间腐蚀的本质是晶界和晶内存在较大的电化学差异，从而在腐蚀（或服役）环境下产生以晶界腐蚀为主的腐蚀现象。高锰钢的金相组织表现为奥氏体组织+晶界析出相，材料晶粒和晶界存在较大差异，其在理论上存在晶间腐蚀敏感性。如何表征材料的晶间腐蚀敏感性，需从扩大材料晶内和晶界在腐蚀溶液中的耐蚀性差异考虑。由于没有标准可循，腐蚀溶液的选择要结合材料的实际服役情况。因此，高锰钢的晶间腐蚀性能评价需以海水或海洋大气为主要腐蚀剂。海水（海洋大气）为极弱碱性环境下的混合盐水溶液，以氯化物为主。梳理国内外的材料晶间腐蚀测试标准（针对铝合金、不锈钢等）发现，晶间腐蚀试剂通常为腐蚀剂+氧化剂，使材料晶内、晶界处于不同的电位区间，如晶界在活化区或过钝化区而晶内处于钝化区，从而使材料表现出晶间腐蚀。因此，可从添加氧化剂（比如，Na2S2O8）方面考虑来确定晶间腐蚀溶液。
[0019]金属材料在海洋环境服役，根据其区域不同，海洋环境可分为海洋大气环境（海平面以上）、潮差区环境（涨潮退潮）、全浸区环境（海平面以下），各区域材料的腐蚀情况不同，这是由于温度、湿度、O2含量等存在较大差异。针对以上环境，在实验室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，其特征在于：主要步骤包括：步骤一、从待试验方法中筛选出采用间浸腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验；其中待试验方法包括盐雾腐蚀试验、全浸腐蚀试验、间浸腐蚀试验，其中间浸腐蚀试验采用正交试验获取最优试验参数；步骤二、试样的设计；试样分为块状试样和片状试样；步骤三、进行高锰钢晶间腐蚀试验取块状试样以及片状试样，按步骤一得到的间浸腐蚀试验的最优试验参数进行试验；步骤四、高锰钢晶间腐蚀性能评价其评价指标为：
①
腐蚀产物及锈层分析；
②
腐蚀速率；
③
局部腐蚀深度；
④
弯曲形貌；
⑤
拉伸性能。2.根据权利要求1所述的一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，其特征在于：盐雾腐蚀试验参照GB/T 10125
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2012进行，试验温度为35℃，介质为质量分数为5%的NaCl溶液，试验时间为30天，在中性盐雾试验条件下，局部腐蚀深度较间浸环境较小，排除盐雾腐蚀试验方法。3.根据权利要求1所述的一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，其特征在于：全浸腐蚀试验参照ASTM G31
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12a进行，试验温度为27℃、35℃和40℃三个水平，溶液选取3.5%NaCl溶液和3.5% NaCl+0.25%Na2S2O8溶液，试验时间均为30天，在全浸试验条件下，添加氧化剂Na2S2O8的腐蚀速率远大于未添加氧化剂条件，但局部腐蚀形貌均为点腐蚀，且局部腐蚀深度较间浸环境较小，排除全浸腐蚀试验方法。4.根据权利要求1所述的一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法，其特征在于：间浸腐蚀试验参照GB/T 19746
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2005进行，所述正交试验为四因素三水平正交试验，影响因素包括：温度、湿度、干湿比、时间。5.根据权利要求1或4所述的一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗先甫，查小琴，张恒坤，张文利，刘晓勇，田庆年，张先锋，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：