中国核工业第五建设有限公司 上海金山 201512
摘要：针对国内核电站建造过程中主要使用的晶间腐蚀试验标准，从试样制备、敏化条件选择、腐蚀试验及结果评定等方面进行对比。结果表明：不同体系标准在试样制备上具有较大差异，使用时应严格区分；使用ASTM A262标准时，敏化升温条件应与技术人员沟通，并综合考虑技术条件和使用工况；腐蚀试样沿熔合线弯曲更易出现裂纹，但是否不合格还需通过对比试验或金相法进行辅助判断。
关键词：核电建造；晶间腐蚀；不锈钢焊接接头；敏化；裂纹；
引言
不锈钢因具有良好的焊接性、力学性能以及耐蚀性能，被广泛的运用于核电站各类部件的制造和焊接中。而在焊接时如出现工艺不当，不锈钢极易产生敏化现象而造成晶间腐蚀。因此，晶间腐蚀试验是评价不锈钢焊接接头质量必不可少的手段之一。目前，国内核电站建造过程中检测不锈钢焊接接头晶间腐蚀敏感性最常用的试验方法是铜-硫酸铜-硫酸试验，涉及的标准主要有美标体系的ASTM A262，法标体系的RCC-M、NB/T 20004以及国标体系的GB/T 4334等，其中RCC-M与NB/T 20004在技术上存在的差异较小[3]。
不同体系标准在各个方面均存在一定的差异，本文将从试样制备、敏化条件、腐蚀要求以及结果评定等方面来对上述标准进行分析比较，找出异同，为行业内相关人员提供参考。
1.试样制备
不锈钢焊接接头晶间腐蚀试样的制备主要包括试样尺寸、数量、取样位置以及表面状况等要求。各标准对于试样制备的要求如下表1。
表1 不同标准对焊接接头试样制备的要求注1
注1：表中“/”表示标准中未明确规定。下面各表均同；
注2：三块试样分别为一块基准试样，一块热处理试样（产品不做热处理则不用取），一块经敏化处理的试样；
由上表可看出各标准在试样的制备上具有较大差异：
首先是试样数量。国标中要求试样数量为2-4个，RCC-M标准要求3块试样，ASTM A262则对试样个数无明确要求。
其次是取样位置。国标中要求试样横向取样，且须包括母材、热影响区和焊缝等区域，而ASTM A262规定在双方协议一致时，试样应包含母材、热影响区和焊缝等三区，但在RCC-M中则要求纵向取样，试样为焊缝金属。
另外关于试样表面状况，国标要求加工后试样表面粗糙度Ra值一般不大于0.8μm，而ASTM A262及RCC-M则仅要求试样用120号砂纸打磨（其表面粗糙度约为15μm[1]）。
2.敏化条件
敏化处理作为提高材料晶间腐蚀敏感性的重要手段之一，在不同体系标准中的要求也不尽相同。在国标中，除特殊情况外，焊接试样一般以焊后状态进行试验，不用敏化处理；ASTM A262标准则仅针对超低碳或稳定化不锈钢，要求在675℃下保温1小时；而RCC-M标准对含钼及不含钼的不锈钢进行了区别，同时在升温、保温、冷却等各方面提出了更多要求，详见表2。
表2 核电建造常用晶间腐蚀标准对敏化条件的要求
由上表可以发现，对于超低碳或稳定化不锈钢焊接接头，ASTM A262未明确提及敏化处理的升温要求，这意味着试样随炉升温或到温入炉均可，而采用随炉升温，试样的实际敏化时间要显著高于到温入炉的方式。而有研究表明[1]，在一定时间范围内，处于敏化温度区间的时间越长，不锈钢的晶间腐蚀敏感性越强。因此，对于ASTM A262来说，敏化处理的升温方式需与技术人员沟通，依据技术要求和焊接接头所处工况来决定。
对于RCC-M，由于主要使用对象为核电行业，对不锈钢焊接接头晶间腐蚀敏感性要求更高，因而规定了所有类型试样均要做敏化处理，试样升温采用到温入炉方式。
3.腐蚀要求
对于腐蚀试验，各体系标准要求相差较小，主要在溶液配比上存在一定差异。
国标GB/T 4334采用腐蚀剂配比方式为：将100gCuSO4•5H2O溶于700mL蒸馏水中，再入加100mL硫酸，然后用蒸馏水稀释至1000mL。试剂中须加入铜屑、铜粒或碎铜片，腐蚀时间为20±5h，如有争议，应采用20h。
ASTM A262对腐蚀过程的要求基本与国标一致，仅在腐蚀时间的规定上有所不同，ASTM A262要求腐蚀时间至少为15h。
RCC-M中使用的腐蚀溶液为10%硫酸-10%硫酸铜（CuSO4•5H2O）-80%蒸馏水（质量分数），腐蚀时间为72h，如果试剂中加入铜屑，腐蚀时间可缩短到24h。
4.结果评定
晶间腐蚀试验中对结果的评定主要采用弯曲法，同时使用对比试验和/或金相法作为辅助对疑问结果进行核实，相关要求可见表3。
表3 各标准弯曲条件
对于不锈钢焊接接头而言，热影响区由于晶粒较粗大，塑性一般会低于焊缝和母材[2]，同时由于其部分区域在焊接过程中处于敏化温度区间时间较长[4]，有利于碳化铬的析出，对晶间腐蚀敏感性更强，因而腐蚀试样沿熔合线弯曲较焊缝更易出现裂纹。值得注意的是出现裂纹不意味着不合格，此时可采用对比试验，确认裂纹是否是由晶间腐蚀引起，如果依然存在疑问，还可通过金相法分析晶间腐蚀深度（具体数值需供需双方协商）或裂纹扩展的方式等手段辅助判断。
RCC-M中对于腐蚀试验结果的评定还需进行声响试验，但该试验不适用于厚度小于3mm的试样，同时不同的人对试验中“清脆金属声”的判断存在一定差异[3]，这可能会导致结果评判的不同，因而声响试验不适合单独作为晶间腐蚀结果评判的依据，仅可用作辅助判断。
5.结束语
通过对不同体系晶间腐蚀标准的对比，可以得出以下结论：
（1）在试样制备上，各体系标准要求不一，使用时需严格区分。
（2）使用ASTM A262-15标准进行敏化试验时，升温方式的选择需与技术人员沟通，综合考虑技术要求和焊接接头所处工况。
（3）腐蚀试样沿熔合线弯曲更易出现裂纹，但出现裂纹不意味着不合格，可通过对比试验或金相法进行辅助判断。
参考文献：
[1]张艳，万章，王晓峰，等.不锈钢硫酸-硫酸铜晶间腐蚀试验国内外标准对比解析[J].理化检验-物理分册.2019，55（2）：102-107
[2]杨英，范益，张万灵.关于晶间腐蚀试验标准的讨论[J].石油化工腐蚀与防护，2017，34（1）：26-29.
[3]李晓冬，顾佳磊.核电行业不锈钢铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验国内外标准对比分析[J].理化检验-物理分册，2019，55（9）：635-638.
[4]陈军，张学武，付永生，等.GB/T 4334.5与ASTM A262标准关于奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀标准对比分析[J].现代焊接，2015，151（7）：50-51.