GBT 42912-2023 金属和合金的腐蚀金属材料在静态浸入熔盐或其他液体条件下的高温腐蚀试验方法（正式版）

金属和合金的腐蚀金属材料在静态浸入熔盐或其他液体条件下的高温腐蚀试验方法Corrosionofmetalsandallocorrosiontestingofmetallicmaterialsbyimmersinginmoltensaltor2023-08-06发布国家市场监督管理总局本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件修改采用ISO17245:2015《金属和合金的腐蚀金属材料在静态浸入熔盐或其他液体条件本文件与ISO17245:2015相比做了下述结构调整：a)删除了ISO17245:2015的3.1和3.3,将ISO17245:2015的3.2和3.4调整为3.1和3.2;b)删除了ISO17245:2015的表1,将ISO17245:2015的表2调整为表1;c)删除了ISO17245:2015的6.1的悬置段；d)增加了资料性附录A“本文件与ISO17245:2015的技术性差异及其原因”;e)附录B对应ISO17245:2015的附录A。本文件与ISO17245:2015相比，存在较多技术差异，在所涉及的条款的外侧页边空白位置用垂直单线(|)进行了标示，这些技术差异及其原因一览表见附录A。本文做了下列编辑性改动：——用资料性引用的GB/T38430—2019替换了ISO21608:2012(见4.3.1和4.5.2);——用等同采用国际文件的GB/T16545—2015替换了ISO8407:2009(见B.1和B.2);——删除了ISO17245:2015的附录A中表A.1和表A.2中第1列及其内容(见表B.1和表B.2)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。本文件起草单位：西安热工研究院有限公司、中国特种设备检测研究院、冶金工业信息标准研厦门市特种设备检验检测院、帅翼驰(河南)新材料科技有限公司。I1金属和合金的腐蚀金属材料在静态浸入熔盐或其他液体条件下的高温腐蚀试验方法本文件规定了在静态条件下金属材料浸入静态的熔盐或其他液体中，并暴露在高温受控气体环境本文件采用不流动的惰性气体环境和流动的活性气体环境两类受控气体环境。本文件适用于金属材料在静态浸入熔盐或其他液体条件下的高温腐蚀试验。本文件不适用于试样与周围腐蚀性液体存在相对运动的情况。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T10123金属和合金的腐蚀术语(GB/T10123—2022,ISO8044:2020,IDT)GB/T16545—2015金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除(ISO8407:2009,IDT)GB/T16701贵金属、廉金属热电偶丝热电动势测量方法GB/T16839.1热电偶第1部分：电动势规范和允差GB/T41654金属和合金的腐蚀在高温腐蚀环境下暴露后试样的金相检验方法(GB/T41654—JJG141工作用贵金属热电偶GB/T10123界定的以及下列术语和定义适用于本文件。由盐、灰和/或其他固体组成的在实验温度下会熔化的粉末混合物，或所含化合物在高温下可与金属反应的液体。除锈descaling在测量剩余金属的质量之前，去除试样表面腐蚀产物和腐蚀相。每种材料的试样数量应不少于3个，以确保试验结果的重现性。这些试样可用于质量变化、尺寸变2化的测量和/或观察表面和/或横截面变化。试样形式应为矩形板、圆盘或圆柱，表面积不小于300mm²,厚度不小于1.5mm。如不能按照上述规范制作试样，其他的试样形状和尺寸应由供需双方协商确定。应加工试样以除去因切割产生的影响层。试样最终表面应使用颗粒平均直径约为15μm的磨料进行打磨，可使用符合GB/T9258.3要求的若相关方要求采用其他表面磨抛方法，应描述出表面磨抛的条件。在试样准备的最后阶段应轻微倒角，以避免由试样尖锐的边缘引起的异常现象。在暴露试验前应在试样上至少3个位置测量试样尺寸，测量仪器精度为±0.02mm。应将在异丙醇或乙醇中经超声清洗后的试样置于热空气或干燥器中干燥。若试样大量吸附环境中水汽，建议将清洗后的试样在称重和暴露试验前存储在干燥器中。应在暴露前测量试样质量。每个试样至少应进行两次测量。两次称重的质量差不应超过0.05mg。应根据试验的环境来选择腐蚀性物质的类型。腐蚀性物质应采自实际设备中的沉淀物，或采用试剂级的化学品配制。腐蚀性物质应混合均匀。如果不了解该物质的熔化范围，应事先测定，或应根据相图确定，以保证液相为腐蚀性物质的主要化合物。试验装置应包括能够在恒定温度下均匀地加热试样的温度调节装置。加热装置应配备将试样和外部空气隔离的试验单元(封闭系统)。一种水平的封闭试验装置的示意图见图1。也能采用竖直方向放置的装置。完整的加热炉装置设的图1。计见GB/T38430—2019的图1。标引序号说明：1——气体供应口；2——过压阀；1——气体供应口；2——过压阀；3——样品室；4——加热装置；5——坩埚；7——腐蚀性物质；8——热电偶；9——气体排放口。图1水平密闭试验装置3GB/T42912—2023样品室不应使用在试验过程中与气体环境或腐蚀性物质发生反应以致改变试验环境成分的材料。如果无法避免，则应确保其引起的环境气氛成分的变化小到可以忽略。注：冷凝问题能通过加热法兰或确保坩埚总容积与炉臆容积的比例为1:10来解决。在试验前，样品室内应充满对腐蚀性物质惰性的气体，然后将其关闭。样品室宜使用限压阀，以使系统保持在所需的压力。气体供应系统应能够向4.3.1所述的样品室以恒定流量提供试验用气体。当使用湿度调节器时，湿度调节器应能够将湿度调整至期望值。湿度调节应使用电导率低于1μS/cm的去离子水。为防止冷凝，湿度调节器和样品室之间的气体管道内温度应保持在露点以上。冷凝可能会对试验结果产生严重影响。应采用气体流量计监控气体流量。流量计应放置在靠近样品室人口处的位置，但当使用湿度调节当气体被加湿后，应测量水蒸气含量。测量方法包括在样品室前用湿度计测量，或在排放的气体冷凝后测量水的含量，或测量试验期间加湿器中水的消耗量等。在试验之前，应利用可移动热电偶在试验温度下确定加热装置内的温度分布，以及等温区宽度。温度调节装置应能保证试样的温度保持在表1所示的允许范围内。表1试样温度的允许偏差温度范围℃温度偏差℃土4协商确定热电偶的偶丝应采用热电偶套管进行保护。热电偶套管应能够在试验温度和试验环境下使用。热电偶应靠近试样。如果试验条件不准许使用热电偶，应在适当的环境下，用模拟的试样对加热炉热电偶的校准应按照GB/T16701、GB/T16839.1或JJG141的规定进行。应从每批中抽取一个热电偶进行校准。若不能确定热电偶的稳定性，应每年重新校准，或在每次试验开始前和结束时重新校准。4.4程序应采用相对于试验环境惰性的坩埚。根据腐蚀性物质的酸性或碱性，选用氧化铝、二氧化硅或氧化锆材料的坩埚。试验示意图如图2所示。第一次使用坩埚前，应在空气炉中烘烤以去除挥发性物质。在1000℃的温度下烘烤不少于24h。4为防止吸水，使用过的坩埚在100℃以上的温度下干燥。每个坩埚中腐蚀性物质的装填量与试样表面积之比应不小于20mL/cm²,同时确保腐蚀性物质的液相面应高于试样表面至少5mm。腐蚀性物质熔化过程中的体积收缩量应通过单独的试验进行确定，其装填过程应与腐蚀试验相同。标引序号和符号说明：1——坩埚；2——腐蚀性物质；3——试样；4——试样支撑物；a——至少5mm;图2浸入腐蚀性物质中的试样使用流动活性气体时，应选择能保持腐蚀性液体的腐蚀活性稳定的试验气体。试验气体的流量应确保在1h内至少能将样品室充满3次，以保证腐蚀速率不是由反应物的供应所控制。试验气体应进行预热以使气相温度达到平衡，必要时，应使用适当的催化剂。试样应在室温下置于加热炉中，之后再加热试验气体。应记录加热炉加热到试验温度的时间。出于安全考虑，如果试验气体不能被加热，那么应加热不包括危险组分的模拟气体，直到到达指定温度。应尽快加热，至试验温度达到低于腐蚀性物质熔化温度30℃;之后，应缓慢加热(如2℃/min)至腐蚀性物质熔化温度以上30℃的温度。然后可加热快速达到试验温度。注：在某些装置中无法使用快速加热的元件，如加热元件和反应管，快速加热速率会对陶瓷元件造成损害。当在加湿环境下试验时，应在样品室各部位温度均超过露点温度后才加湿。加热过程应使试样的温度不超过表1所列的允许温度的上限。当试样温度超过设定的试验温度Ta(单位为K)的97%时，定义为试验开始。当试样温度低于设定的试验温度Tamu(单位为K)的97%时，定义为试验终止。5GB/T42912—2023试验周期与预期应用有关，应由供需双方协商确定。由于在短期暴露中观察到的现象可能在长期试验中不会继续出现，与长期服役条件相关的试验，暴露时间应不少于300h。根据需要，试样可在加热炉内冷却，也可将腐蚀性液体从坩埚倒出后取出并冷却。对于后一种情况，在将试样从炉中取出之前，应使用干气体充分对其吹扫，以避免在高温下与空气发生任何有害的反应。如果当试样在加热炉内冷却时，应持续通气降温至200℃以下，并记录试样冷却到50℃的时间。如果是加湿的环境，应在样品室内最冷部分温度低于200℃之前停止加湿。冷却后，附着在试样表面的凝固物质应使用溶剂去除。通常情况下，可选用浓盐酸。出于安全考虑，如果不能在试验气体中冷却，应在不含危险组分的模拟气体中进行冷却。4.5质量变化的测定为确定试样腐蚀的氧化动力学，需要测量试样质量的变化。每种材料应使用平行试样。试样宜尽快称量，或从炉中取出后应立即存放在干燥器中进行干燥，直至称量前。应用镊子处理试样。不应用手直接触碰样品以避免污染(油脂、盐)。当使用手套时应小心，因为手套上的分离物造成的污染可能导致质量确定的错误。若重复测量不一致，记录称重环境的温度和相对湿度。应在暴露前测量试样质量[mr(t₀),如GB/T38430—2019的图5所示]。每个试样应至少测量两次，精确度应不低于0.02mg。各次测量结果之间的最大差值应不超过土0.05mg。如果在质量测定之前除锈，则应在基体金属损失最少的情况下，去除试样上的所有腐蚀产物。此过程应根据GB/T16545—2015进行。详细的过程见附录B(见表B.1和表B.2)。这些程序不适用于去除GB/T41654中定义的内腐蚀产物。由腐蚀引起的试样质量损失应根据GB/T16545—2015进行测定。5试样表面和微观结构的检测应对试样的表面和横截面进行金相检测，详细的检测程序见GB/T41654。6报告6.1试验报告的内容6.1.1试验材料包括下列数据：a)生产商；6GB/T42912—2023b)材料名称(牌号、标准号等);c)等级或符号；d)熔炼炉号/批号；e)化学成分(分析方法);f)加工条件；h)材料微观组织结构。b)取样情况(晶体取向、轧制方向等);c)尺寸(mm)和表面积(cm²);d)试样的表面处理状况；e)试样脱脂方法；f)初始质量。6.1.3试验环境包括下列数据：a)试验温度；b)试样在腐蚀性物质中的特征加热和冷却曲线；c)试验周期；d)样品室容积；e)不流动惰性气体环境(4.3.2)或流动活性气体环境(4.3.3);g)试验气体的体积流量(m³/s);i)每个坩埚使用腐蚀性物质的量；j)所用坩埚的尺寸、类型和材料。6.1.4试验结果包括下列数据：c)在确定试样腐蚀氧化动力学的情况下，用试样质量损失△m除以表面积A,作为时间的函数；d)试验后的外观图像；e)试验后的断面图像，包括试验后试样金相断面的表层(所选择的放大倍数应能在单一显微照片上清楚地显示腐蚀的程度);f)金相检测结果；g)如果根据4.2.2进行试验，记录长期暴露后腐蚀性物质分析结果。6.2补充说明试验结果报告中包含以下事项：a)原材料的力学性能；b)原材料的显微组织和取样条件；c)试验装置的详细内容；d)如果有条件，可用差热分析和热重分析法测定腐蚀物质的特性。7(资料性)表A.1给出了本文件与ISO17245:2015的技术性差异及其原因的一览表。表A.1本文件与ISO17245:2015的技术性差异及其原因本文件结构编号技术性差异原因11)删除ISO17245:2015中“本文件不包括试样完全或部分嵌入由盐、灰分和/或其他固体组成的腐蚀性粉末中的试验方法，或试样表面出现沉积的本文件不包括试样完全或部分嵌人由盐、灰分和/或其他固体组成的腐蚀性粉末中的试验方法，也不包括试样表面沉积的情况。这些方法分别包含在ISO17248和ISO17224中”;2)增加“本文件适用于金属材料在静态浸人熔盐或其他液体条件下的高温腐蚀试验”1)简化范围，删除不包括内容；2)按GB/T1.1的规定，增加文件的适用界限2关于规范性引用文件，本文件做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：——删除了ISO3611、ISO6906;——用等同采用国际文件的GB/T10123代替ISO8044(见第3章);——用等同采用国际文件的GB/T16545—2015代替ISO8407(见4.5.3和4.5.4);——用等同采用国际文件的GB/T41654代替ISO26146(见4.5.3和第5章);——用我国的热电偶校准标准GB/T16701、GB/T16839.1或JJG141代替ASTME220,ASTME230和ASTME1350(见4.3.4);——删除ASTME3和ASTME407按GB/T1.1和GB/T1.2的规定，以适应我国的技术条件，增加可操作性31)删除“3.1损伤层”术语和定义；2)删除“3.3受控气体环境”术语和定义1)正文中未出现“损伤层”术语；一次，未使用两次标题“试剂和材料”改为“试验材料”改为“试验材料”更符合本章节内容8GB/T42912—2023表A.1本文件与ISO17245:2015的技术性差异及其原因(续)本文件结构编号技术性差异原因4.2.11)删除“表1符合区域标准的涂层研磨剂的名称和平均直径”,磨料选择标准改为“GB/T9258.3”;同时，将“这能通过使用表1所示的研磨剂来实现”更改为“可使用符合GB/T9258.3要求的P1200的磨料”;2)删除“在将试样暴露于试剂之前，应使用ISO3611和ISO6906中规定的测量仪器，至少在试样的……”中的国际文件1)按照我国磨料的实际情况进行更改，“可”更符合我国技术参数或方法选择时常用语言；2)根据我国的实际情况，只需要说明精度，不需要规定测量仪器表1将试样温度范围“300～600、600～800、800～1000、1000～1200”更改为“>300～600、>600～800、>800～1000、>1000～1200”原试样温度有重叠，为避免给使用者造成困扰，根据实际情况进行更改4.3.3将“试验方法能包括在样品室前用湿度计测量”中的“能”删除适应我国的标准编写和版式要求4.3.4将“热电偶的校准应按ASTME220,ASTME230和ASTME1350的规定进行”改为“热电偶的校准应按GB/T16701、GB/T16839.1或JJG141的规定进行”根据实际情况更改，采用我国标准进行校准4.5.1心，因为手套上的分离物造成的污染可能导致质量确定的错误”更改为“当使用手套时应小心，因为手套上的分离物造成的污染可能导致质量确定的错误”根据实际情况，提出要求4.5.3将“注：这些程序不适用于去除GB/T41654中定义的内腐蚀产物。”调整为正文按GB/T1.1和GB/T1.2的规定编写，“注”不能包含要求6.1.1将“h)根据ASTME3确定的材料微观结构和根据ASTME407确定的蚀刻。”更改为“h)材料微观组织结构。”根据我国的实际情况，不需要按照ASTM标准判断围观结构，可自行选择方法进行确定材料的微观组织结构6.1.4将a)、b)和h)中涉及的试验方法内容删除原文内容过于繁琐冗长，删除后在整个小节内容含义不变的情况下，精简相关内容9(资料性)清除腐蚀产物的化学和电解程序B.1一般条件本附录制定过程中，参考了大量文献以确定化学除锈和电解除锈的程序。除了GB/T16545—2015中列出的试验方法外，还能采用专门为本文件中描述的试验目的而设计的以下程序。本附录概述在采用这些程序之前，宜对空白试样进行试验，以确保所选方法的有效性。过度的除锈不仅会导致腐蚀产物的溶解，还会导致金属基体的溶解。B.2程序表B.1和表B.2总结了去除腐蚀产物的各种化学和电解程序。特定材料的具体工艺选择取决于许多因素，包括前人的经验和试样前期经历的各种处理。对于所列的所有程序，宜在清洗期间保持试样表面垂直。这将最大限度地减少除锈过程中任何气GB/T16545—2015的图1中所推荐的时间适合于质量损失的试验。使用电解程序时，建议选择适当的电解参数和使用空白试样，