一文讀懂 GB/T 4334-2020 中 E 法晶間腐蝕試驗(yàn)

GB/T 4334-2020 是關(guān)于不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中 E 法主要針對(duì)奧氏體不銹鋼，通過(guò)特定的硫酸 - 硫酸銅 - 銅屑試驗(yàn)溶液，評(píng)估材料的晶間腐蝕敏感性，是檢測(cè)不銹鋼晶間腐蝕性能的重要方法。

為何選擇 E 法？適用范圍與原理

E 法全稱(chēng)為硫酸 - 硫酸銅 - 銅屑試驗(yàn)法，主要適用于奧氏體不銹鋼（如 304、316 等）經(jīng)敏化處理后的晶間腐蝕檢驗(yàn)，尤其常用于焊接件或經(jīng)熱加工后的材料。

其核心原理是：在特定的腐蝕介質(zhì)（硫酸 - 硫酸銅溶液并加入銅屑）中，晶間腐蝕敏感的不銹鋼會(huì)因晶界析出的碳化物（如 Cr??C?）導(dǎo)致晶界鉻貧化，使得晶界區(qū)域耐腐蝕性顯著下降，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生優(yōu)先腐蝕。而銅屑的作用是作為陰極，加速陽(yáng)極（不銹鋼試樣）的腐蝕反應(yīng)，放大晶間腐蝕的效果，便于后續(xù)觀察。

E 法試驗(yàn)怎么做？詳細(xì)操作步驟

試驗(yàn)前準(zhǔn)備

• 試樣制備：試樣應(yīng)從被檢材料的代表性部位截取，尺寸一般為（50×20×3）mm～（50×20×10）mm，若為板材，厚度應(yīng)不小于 3mm（不足時(shí)可疊加，但需保證良好接觸）。試樣表面需用砂紙打磨至 Ra≤1.6μm，去除氧化皮和油污，邊緣倒圓（半徑 0.5～1mm），避免應(yīng)力集中。

• 敏化處理（必要時(shí)）：對(duì)于需要模擬敏化狀態(tài)的試樣，需進(jìn)行敏化處理。例如，304 不銹鋼通常在 650℃±10℃下保溫 2h，然后空冷。具體敏化工藝需根據(jù)材料型號(hào)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。

• 溶液配制：按每升蒸餾水加入 50g 硫酸銅（CuSO??5H?O）和 100mL 硫酸（ρ=1.84g/mL）的比例配制試驗(yàn)溶液，攪拌至完全溶解。

試驗(yàn)過(guò)程

1. 將配制好的溶液倒入玻璃或陶瓷容器中，放入適量銅屑（純度≥99.5%，尺寸約 5～10mm），使銅屑能與試樣充分接觸。

2. 用玻璃支架將試樣懸掛在溶液中，確保試樣完全浸沒(méi)，且試樣之間、試樣與容器壁之間不相互接觸，同時(shí)保證每個(gè)試樣都與銅屑接觸。

3. 加熱溶液至沸騰狀態(tài)，并保持沸騰（微沸），試驗(yàn)時(shí)間根據(jù)材料類(lèi)型確定，通常為 16h±15min。

4. 試驗(yàn)過(guò)程中需補(bǔ)充蒸餾水，維持溶液體積不變，避免因蒸發(fā)導(dǎo)致濃度變化。

試驗(yàn)后處理與評(píng)價(jià)

• 試驗(yàn)結(jié)束后，取出試樣，用清水沖洗，去除表面腐蝕產(chǎn)物，必要時(shí)可用軟毛刷輕刷，然后用無(wú)水乙醇清洗并吹干。

• 觀察試樣表面腐蝕情況，重點(diǎn)檢查是否有晶間腐蝕裂紋。評(píng)價(jià)方法主要有兩種：

• 彎曲試驗(yàn)：將試樣繞規(guī)定直徑的彎心進(jìn)行 180° 彎曲（彎心直徑根據(jù)試樣厚度確定，如厚度≤3mm 時(shí)，彎心直徑為 3 倍試樣厚度），彎曲后檢查彎曲部位表面是否有裂紋，如有則判定為晶間腐蝕敏感。

• 重量損失法：測(cè)量試驗(yàn)前后試樣的重量（精確至 0.1mg），計(jì)算腐蝕速率（g/(m2?h)），但重量損失法通常需結(jié)合彎曲試驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)。

試驗(yàn)關(guān)鍵注意事項(xiàng)

• 溶液濃度控制：硫酸和硫酸銅的濃度需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)配制，濃度偏差會(huì)影響腐蝕速率和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

• 銅屑質(zhì)量：銅屑純度需達(dá)標(biāo)，避免雜質(zhì)引入干擾試驗(yàn)；試驗(yàn)過(guò)程中若銅屑表面產(chǎn)生大量腐蝕產(chǎn)物，應(yīng)及時(shí)更換。

• 溫度與時(shí)間控制：溶液必須保持沸騰狀態(tài)，且試驗(yàn)時(shí)間精確控制，這是保證試驗(yàn)重復(fù)性的關(guān)鍵。

• 安全防護(hù)：硫酸具有強(qiáng)腐蝕性，操作時(shí)需佩戴耐酸手套、護(hù)目鏡等防護(hù)用品，避免溶液飛濺；試驗(yàn)裝置應(yīng)放置在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。

總結(jié)：E 法的核心價(jià)值與應(yīng)用

GB/T 4334-2020 中 E 法通過(guò)模擬嚴(yán)苛的腐蝕環(huán)境，能有效檢測(cè)奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性，為材料選型、工藝優(yōu)化（如焊接參數(shù)調(diào)整、熱處理工藝改進(jìn)）提供重要依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)步驟，把控試樣制備、溶液配制、試驗(yàn)條件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，從而準(zhǔn)確評(píng)估不銹鋼材料的晶間腐蝕性能，保障其在實(shí)際工況中的安全使用。