GBT 42912-2023 金屬和合金的腐蝕金屬材料在靜態(tài)浸入熔鹽或其他液體條件下的高溫腐蝕試驗方法

金屬和合金的腐蝕金屬材料在靜態(tài)浸入熔鹽或其他液體條件下的高溫腐蝕試驗方法Corrosionofmetalsandallocorrosiontestingofmetallicmaterialsbyimmersinginmoltensaltor2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件修改采用ISO17245:2015《金屬和合金的腐蝕金屬材料在靜態(tài)浸入熔鹽或其他液體條件本文件與ISO17245:2015相比做了下述結(jié)構(gòu)調(diào)整：a)刪除了ISO17245:2015的3.1和3.3,將ISO17245:2015的3.2和3.4調(diào)整為3.1和3.2;b)刪除了ISO17245:2015的表1,將ISO17245:2015的表2調(diào)整為表1;c)刪除了ISO17245:2015的6.1的懸置段；d)增加了資料性附錄A“本文件與ISO17245:2015的技術(shù)性差異及其原因”;e)附錄B對應(yīng)ISO17245:2015的附錄A。本文件與ISO17245:2015相比，存在較多技術(shù)差異，在所涉及的條款的外側(cè)頁邊空白位置用垂直單線(|)進行了標(biāo)示，這些技術(shù)差異及其原因一覽表見附錄A。本文做了下列編輯性改動：——用資料性引用的GB/T38430—2019替換了ISO21608:2012(見4.3.1和4.5.2);——用等同采用國際文件的GB/T16545—2015替換了ISO8407:2009(見B.1和B.2);——刪除了ISO17245:2015的附錄A中表A.1和表A.2中第1列及其內(nèi)容(見表B.1和表B.2)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC183)歸口。本文件起草單位：西安熱工研究院有限公司、中國特種設(shè)備檢測研究院、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研廈門市特種設(shè)備檢驗檢測院、帥翼馳(河南)新材料科技有限公司。I1金屬和合金的腐蝕金屬材料在靜態(tài)浸入熔鹽或其他液體條件下的高溫腐蝕試驗方法本文件規(guī)定了在靜態(tài)條件下金屬材料浸入靜態(tài)的熔鹽或其他液體中，并暴露在高溫受控氣體環(huán)境本文件采用不流動的惰性氣體環(huán)境和流動的活性氣體環(huán)境兩類受控氣體環(huán)境。本文件適用于金屬材料在靜態(tài)浸入熔鹽或其他液體條件下的高溫腐蝕試驗。本文件不適用于試樣與周圍腐蝕性液體存在相對運動的情況。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T10123金屬和合金的腐蝕術(shù)語(GB/T10123—2022,ISO8044:2020,IDT)GB/T16545—2015金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除(ISO8407:2009,IDT)GB/T16701貴金屬、廉金屬熱電偶絲熱電動勢測量方法GB/T16839.1熱電偶第1部分：電動勢規(guī)范和允差GB/T41654金屬和合金的腐蝕在高溫腐蝕環(huán)境下暴露后試樣的金相檢驗方法(GB/T41654—JJG141工作用貴金屬熱電偶GB/T10123界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。由鹽、灰和/或其他固體組成的在實驗溫度下會熔化的粉末混合物，或所含化合物在高溫下可與金屬反應(yīng)的液體。除銹descaling在測量剩余金屬的質(zhì)量之前，去除試樣表面腐蝕產(chǎn)物和腐蝕相。每種材料的試樣數(shù)量應(yīng)不少于3個，以確保試驗結(jié)果的重現(xiàn)性。這些試樣可用于質(zhì)量變化、尺寸變2化的測量和/或觀察表面和/或橫截面變化。試樣形式應(yīng)為矩形板、圓盤或圓柱，表面積不小于300mm2,厚度不小于1.5mm。如不能按照上述規(guī)范制作試樣，其他的試樣形狀和尺寸應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。應(yīng)加工試樣以除去因切割產(chǎn)生的影響層。試樣最終表面應(yīng)使用顆粒平均直徑約為15μm的磨料進行打磨，可使用符合GB/T9258.3要求的若相關(guān)方要求采用其他表面磨拋方法，應(yīng)描述出表面磨拋的條件。在試樣準(zhǔn)備的最后階段應(yīng)輕微倒角，以避免由試樣尖銳的邊緣引起的異?，F(xiàn)象。在暴露試驗前應(yīng)在試樣上至少3個位置測量試樣尺寸，測量儀器精度為±0.02mm。應(yīng)將在異丙醇或乙醇中經(jīng)超聲清洗后的試樣置于熱空氣或干燥器中干燥。若試樣大量吸附環(huán)境中水汽，建議將清洗后的試樣在稱重和暴露試驗前存儲在干燥器中。應(yīng)在暴露前測量試樣質(zhì)量。每個試樣至少應(yīng)進行兩次測量。兩次稱重的質(zhì)量差不應(yīng)超過0.05mg。應(yīng)根據(jù)試驗的環(huán)境來選擇腐蝕性物質(zhì)的類型。腐蝕性物質(zhì)應(yīng)采自實際設(shè)備中的沉淀物，或采用試劑級的化學(xué)品配制。腐蝕性物質(zhì)應(yīng)混合均勻。如果不了解該物質(zhì)的熔化范圍，應(yīng)事先測定，或應(yīng)根據(jù)相圖確定，以保證液相為腐蝕性物質(zhì)的主要化合物。試驗裝置應(yīng)包括能夠在恒定溫度下均勻地加熱試樣的溫度調(diào)節(jié)裝置。加熱裝置應(yīng)配備將試樣和外部空氣隔離的試驗單元(封閉系統(tǒng))。一種水平的封閉試驗裝置的示意圖見圖1。也能采用豎直方向放置的裝置。完整的加熱爐裝置設(shè)的圖1。計見GB/T38430—2019的圖1。標(biāo)引序號說明：1——氣體供應(yīng)口；2——過壓閥；1——氣體供應(yīng)口；2——過壓閥；3——樣品室；4——加熱裝置；5——坩堝；7——腐蝕性物質(zhì)；8——熱電偶；9——氣體排放口。圖1水平密閉試驗裝置3GB/T42912—2023樣品室不應(yīng)使用在試驗過程中與氣體環(huán)境或腐蝕性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)以致改變試驗環(huán)境成分的材料。如果無法避免，則應(yīng)確保其引起的環(huán)境氣氛成分的變化小到可以忽略。注：冷凝問題能通過加熱法蘭或確保坩堝總?cè)莘e與爐臆容積的比例為1:10來解決。在試驗前，樣品室內(nèi)應(yīng)充滿對腐蝕性物質(zhì)惰性的氣體，然后將其關(guān)閉。樣品室宜使用限壓閥，以使系統(tǒng)保持在所需的壓力。氣體供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)能夠向4.3.1所述的樣品室以恒定流量提供試驗用氣體。當(dāng)使用濕度調(diào)節(jié)器時，濕度調(diào)節(jié)器應(yīng)能夠?qū)穸日{(diào)整至期望值。濕度調(diào)節(jié)應(yīng)使用電導(dǎo)率低于1μS/cm的去離子水。為防止冷凝，濕度調(diào)節(jié)器和樣品室之間的氣體管道內(nèi)溫度應(yīng)保持在露點以上。冷凝可能會對試驗結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。應(yīng)采用氣體流量計監(jiān)控氣體流量。流量計應(yīng)放置在靠近樣品室人口處的位置，但當(dāng)使用濕度調(diào)節(jié)當(dāng)氣體被加濕后，應(yīng)測量水蒸氣含量。測量方法包括在樣品室前用濕度計測量，或在排放的氣體冷凝后測量水的含量，或測量試驗期間加濕器中水的消耗量等。在試驗之前，應(yīng)利用可移動熱電偶在試驗溫度下確定加熱裝置內(nèi)的溫度分布，以及等溫區(qū)寬度。溫度調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能保證試樣的溫度保持在表1所示的允許范圍內(nèi)。表1試樣溫度的允許偏差溫度范圍℃溫度偏差℃土4協(xié)商確定熱電偶的偶絲應(yīng)采用熱電偶套管進行保護。熱電偶套管應(yīng)能夠在試驗溫度和試驗環(huán)境下使用。熱電偶應(yīng)靠近試樣。如果試驗條件不準(zhǔn)許使用熱電偶，應(yīng)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下，用模擬的試樣對加熱爐熱電偶的校準(zhǔn)應(yīng)按照GB/T16701、GB/T16839.1或JJG141的規(guī)定進行。應(yīng)從每批中抽取一個熱電偶進行校準(zhǔn)。若不能確定熱電偶的穩(wěn)定性，應(yīng)每年重新校準(zhǔn)，或在每次試驗開始前和結(jié)束時重新校準(zhǔn)。4.4程序應(yīng)采用相對于試驗環(huán)境惰性的坩堝。根據(jù)腐蝕性物質(zhì)的酸性或堿性，選用氧化鋁、二氧化硅或氧化鋯材料的坩堝。試驗示意圖如圖2所示。第一次使用坩堝前，應(yīng)在空氣爐中烘烤以去除揮發(fā)性物質(zhì)。在1000℃的溫度下烘烤不少于24h。4為防止吸水，使用過的坩堝在100℃以上的溫度下干燥。每個坩堝中腐蝕性物質(zhì)的裝填量與試樣表面積之比應(yīng)不小于20mL/cm2,同時確保腐蝕性物質(zhì)的液相面應(yīng)高于試樣表面至少5mm。腐蝕性物質(zhì)熔化過程中的體積收縮量應(yīng)通過單獨的試驗進行確定，其裝填過程應(yīng)與腐蝕試驗相同。標(biāo)引序號和符號說明：1——坩堝；2——腐蝕性物質(zhì)；3——試樣；4——試樣支撐物；a——至少5mm;圖2浸入腐蝕性物質(zhì)中的試樣使用流動活性氣體時，應(yīng)選擇能保持腐蝕性液體的腐蝕活性穩(wěn)定的試驗氣體。試驗氣體的流量應(yīng)確保在1h內(nèi)至少能將樣品室充滿3次，以保證腐蝕速率不是由反應(yīng)物的供應(yīng)所控制。試驗氣體應(yīng)進行預(yù)熱以使氣相溫度達到平衡，必要時，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?。試樣?yīng)在室溫下置于加熱爐中，之后再加熱試驗氣體。應(yīng)記錄加熱爐加熱到試驗溫度的時間。出于安全考慮，如果試驗氣體不能被加熱，那么應(yīng)加熱不包括危險組分的模擬氣體，直到到達指定溫度。應(yīng)盡快加熱，至試驗溫度達到低于腐蝕性物質(zhì)熔化溫度30℃;之后，應(yīng)緩慢加熱(如2℃/min)至腐蝕性物質(zhì)熔化溫度以上30℃的溫度。然后可加熱快速達到試驗溫度。注：在某些裝置中無法使用快速加熱的元件，如加熱元件和反應(yīng)管，快速加熱速率會對陶瓷元件造成損害。當(dāng)在加濕環(huán)境下試驗時，應(yīng)在樣品室各部位溫度均超過露點溫度后才加濕。加熱過程應(yīng)使試樣的溫度不超過表1所列的允許溫度的上限。當(dāng)試樣溫度超過設(shè)定的試驗溫度Ta(單位為K)的97%時，定義為試驗開始。當(dāng)試樣溫度低于設(shè)定的試驗溫度Tamu(單位為K)的97%時，定義為試驗終止。5GB/T42912—2023試驗周期與預(yù)期應(yīng)用有關(guān)，應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。由于在短期暴露中觀察到的現(xiàn)象可能在長期試驗中不會繼續(xù)出現(xiàn)，與長期服役條件相關(guān)的試驗，暴露時間應(yīng)不少于300h。根據(jù)需要，試樣可在加熱爐內(nèi)冷卻，也可將腐蝕性液體從坩堝倒出后取出并冷卻。對于后一種情況，在將試樣從爐中取出之前，應(yīng)使用干氣體充分對其吹掃，以避免在高溫下與空氣發(fā)生任何有害的反應(yīng)。如果當(dāng)試樣在加熱爐內(nèi)冷卻時，應(yīng)持續(xù)通氣降溫至200℃以下，并記錄試樣冷卻到50℃的時間。如果是加濕的環(huán)境，應(yīng)在樣品室內(nèi)最冷部分溫度低于200℃之前停止加濕。冷卻后，附著在試樣表面的凝固物質(zhì)應(yīng)使用溶劑去除。通常情況下，可選用濃鹽酸。出于安全考慮，如果不能在試驗氣體中冷卻，應(yīng)在不含危險組分的模擬氣體中進行冷卻。4.5質(zhì)量變化的測定為確定試樣腐蝕的氧化動力學(xué)，需要測量試樣質(zhì)量的變化。每種材料應(yīng)使用平行試樣。試樣宜盡快稱量，或從爐中取出后應(yīng)立即存放在干燥器中進行干燥，直至稱量前。應(yīng)用鑷子處理試樣。不應(yīng)用手直接觸碰樣品以避免污染(油脂、鹽)。當(dāng)使用手套時應(yīng)小心，因為手套上的分離物造成的污染可能導(dǎo)致質(zhì)量確定的錯誤。若重復(fù)測量不一致，記錄稱重環(huán)境的溫度和相對濕度。應(yīng)在暴露前測量試樣質(zhì)量[mr(t?),如GB/T38430—2019的圖5所示]。每個試樣應(yīng)至少測量兩次，精確度應(yīng)不低于0.02mg。各次測量結(jié)果之間的最大差值應(yīng)不超過土0.05mg。如果在質(zhì)量測定之前除銹，則應(yīng)在基體金屬損失最少的情況下，去除試樣上的所有腐蝕產(chǎn)物。此過程應(yīng)根據(jù)GB/T16545—2015進行。詳細(xì)的過程見附錄B(見表B.1和表B.2)。這些程序不適用于去除GB/T41654中定義的內(nèi)腐蝕產(chǎn)物。由腐蝕引起的試樣質(zhì)量損失應(yīng)根據(jù)GB/T16545—2015進行測定。5試樣表面和微觀結(jié)構(gòu)的檢測應(yīng)對試樣的表面和橫截面進行金相檢測，詳細(xì)的檢測程序見GB/T41654。6報告6.1試驗報告的內(nèi)容6.1.1試驗材料包括下列數(shù)據(jù)：a)生產(chǎn)商；6GB/T42912—2023b)材料名稱(牌號、標(biāo)準(zhǔn)號等);c)等級或符號；d)熔煉爐號/批號；e)化學(xué)成分(分析方法);f)加工條件；h)材料微觀組織結(jié)構(gòu)。b)取樣情況(晶體取向、軋制方向等);c)尺寸(mm)和表面積(cm2);d)試樣的表面處理狀況；e)試樣脫脂方法；f)初始質(zhì)量。6.1.3試驗環(huán)境包括下列數(shù)據(jù)：a)試驗溫度；b)試樣在腐蝕性物質(zhì)中的特征加熱和冷卻曲線；c)試驗周期；d)樣品室容積；e)不流動惰性氣體環(huán)境(4.3.2)或流動活性氣體環(huán)境(4.3.3);g)試驗氣體的體積流量(m3/s);i)每個坩堝使用腐蝕性物質(zhì)的量；j)所用坩堝的尺寸、類型和材料。6.1.4試驗結(jié)果包括下列數(shù)據(jù)：c)在確定試樣腐蝕氧化動力學(xué)的情況下，用試樣質(zhì)量損失△m除以表面積A,作為時間的函數(shù)；d)試驗后的外觀圖像；e)試驗后的斷面圖像，包括試驗后試樣金相斷面的表層(所選擇的放大倍數(shù)應(yīng)能在單一顯微照片上清楚地顯示腐蝕的程度);f)金相檢測結(jié)果；g)如果根據(jù)4.2.2進行試驗，記錄長期暴露后腐蝕性物質(zhì)分析結(jié)果。6.2補充說明試驗結(jié)果報告中包含以下事項：a)原材料的力學(xué)性能；b)原材料的顯微組織和取樣條件；c)試驗裝置的詳細(xì)內(nèi)容；d)如果有條件，可用差熱分析和熱重分析法測定腐蝕物質(zhì)的特性。7(資料性)表A.1給出了本文件與ISO17245:2015的技術(shù)性差異及其原因的一覽表。表A.1本文件與ISO17245:2015的技術(shù)性差異及其原因本文件結(jié)構(gòu)編號技術(shù)性差異原因11)刪除ISO17245:2015中“本文件不包括試樣完全或部分嵌入由鹽、灰分和/或其他固體組成的腐蝕性粉末中的試驗方法，或試樣表面出現(xiàn)沉積的本文件不包括試樣完全或部分嵌人由鹽、灰分和/或其他固體組成的腐蝕性粉末中的試驗方法，也不包括試樣表面沉積的情況。這些方法分別包含在ISO17248和ISO17224中”;2)增加“本文件適用于金屬材料在靜態(tài)浸人熔鹽或其他液體條件下的高溫腐蝕試驗”1)簡化范圍，刪除不包括內(nèi)容；2)按GB/T1.1的規(guī)定，增加文件的適用界限2關(guān)于規(guī)范性引用文件，本文件做了具有技術(shù)性差異的調(diào)整，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件，調(diào)整的情況集中反映在第2章“規(guī)范性引用文件”中，具體調(diào)整如下：——刪除了ISO3611、ISO6906;——用等同采用國際文件的GB/T10123代替ISO8044(見第3章);——用等同采用國際文件的GB/T16545—2015代替ISO8407(見4.5.3和4.5.4);——用等同采用國際文件的GB/T41654代替ISO26146(見4.5.3和第5章);——用我國的熱電偶校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T16701、GB/T16839.1或JJG141代替ASTME220,ASTME230和ASTME1350(見4.3.4);——刪除ASTME3和ASTME407按GB/T1.1和GB/T1.2的規(guī)定，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件，增加可操作性31)刪除“3.1損傷層”術(shù)語和定義；2)刪除“3.3受控氣體環(huán)境”術(shù)語和定義1)正文中未出現(xiàn)“損傷層”術(shù)語；一次，未使用兩次標(biāo)題“試劑和材料”改為“試驗材料”改為“試驗材料”更符合本章節(jié)內(nèi)容8GB/T42912—2023表A.1本文件與ISO17245:2015的技術(shù)性差異及其原因(續(xù))本文件結(jié)構(gòu)編號技術(shù)性差異原因4.2.11)刪除“表1符合區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)的涂層研磨劑的名稱和平均直徑”,磨料選擇標(biāo)準(zhǔn)改為“GB/T9258.3”;同時，將“這能通過使用表1所示的研磨劑來實現(xiàn)”更改為“可使用符合GB/T9258.3要求的P1200的磨料”;2)刪除“在將試樣暴露于試劑之前，應(yīng)使用ISO3611和ISO6906中規(guī)定的測量儀器，至少在試樣的……”中的國際文件1)按照我國磨料的實際情況進行更改，“可”更符合我國技術(shù)參數(shù)或方法選擇時常用語言；2)根據(jù)我國的實際情況，只需要說明精度，不需要規(guī)定測量儀器表1將試樣溫度范圍“300～600、600～800、800～1000、1000～1200”更改為“>300～600、>600～800、>800～1000、>1000～1200”原試樣溫度有重疊，為避免給使用者造成困擾，根據(jù)實際情況進行更改4.3.3將“試驗方法能包括在樣品室前用濕度計測量”中的“能”刪除適應(yīng)我國的標(biāo)準(zhǔn)編寫和版式要求4.3.4將“熱電偶的校準(zhǔn)應(yīng)按ASTME220,ASTME230和ASTME1350的規(guī)定進行”改為“熱電偶的校準(zhǔn)應(yīng)按GB/T16701、GB/T16839.1或JJG141的規(guī)定進行”根據(jù)實際情況更改，采用我國標(biāo)準(zhǔn)進行校準(zhǔn)4.5.1心，因為手套上的分離物造成的污染可能導(dǎo)致質(zhì)量確定的錯誤”更改為“當(dāng)使用手套時應(yīng)小心，因為手套上的分離物造成的污染可能導(dǎo)致質(zhì)量確定的錯誤”根據(jù)實際情況，提出要求4.5.3將“注：這些程序不適用于去除GB/T41654中定義的內(nèi)腐蝕產(chǎn)物?！闭{(diào)整為正文按GB/T1.1和GB/T1.2的規(guī)定編寫，“注”不能包含要求6.1.1將“h)根據(jù)ASTME3確定的材料微觀結(jié)構(gòu)和根據(jù)ASTME407確定的蝕刻?！备臑椤癶)材料微觀組織結(jié)構(gòu)?！备鶕?jù)我國的實際情況，不需要按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)判斷圍觀結(jié)構(gòu)，可自行選擇方法進行確定材料的微觀組織結(jié)構(gòu)6.1.4將a)、b)和h)中涉及的試驗方法內(nèi)容刪除原文內(nèi)容過于繁瑣冗長，刪除后在整個小節(jié)內(nèi)容含義不變的情況下，精簡相關(guān)內(nèi)容9(資料性)清除腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)和電解程序B.1一般條件本附錄制定過程中，參考了大量文獻以確定化學(xué)除銹和電解除銹的程序。除了GB/T16545—2015中列出的試驗方法外，還能采用專門為本文件中描述的試驗?zāi)康亩O(shè)計的以下程序。本附錄概述在采用這些程序之前，宜對空白試樣進行試驗，以確保所選方法的有效性。過度的除銹不僅會導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物的溶解，還會導(dǎo)致金屬基體的溶解。B.2程序表B.1和表B.2總結(jié)了去除腐蝕產(chǎn)物的各種化學(xué)和電解程序。特定材料的具體工藝選擇取決于許多因素，包括前人的經(jīng)驗和試樣前期經(jīng)歷的各種處理。對于所列的所有程序，宜在清洗期間保持試樣表面垂直。這將最大限度地減少除銹過程中任何氣GB/T16545—2015的圖1中所推薦的時間適合于質(zhì)量損失的試驗。使用電解程序時，建議選擇適當(dāng)?shù)碾娊鈪?shù)和使用空白試樣，