《无损检测 奥氏体不锈钢敏化程度电化学检测方法 草案》

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

团体标准

T/CSTMXXXXX—202X

无损检测奥氏体不锈钢敏化程度电化学检

测方法

Non-destructivetesting

Sensitizationdegreeofausteniticstainlesssteelforelectrochemicalinspection

method

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—2020

I

T/CSTMXXXXX—2020

无损检测奥氏体不锈钢敏化程度电化学检测方法

1范围

本标准规定了针对奥氏体不锈钢母材和焊缝的敏化程度和晶间腐蚀倾向的现场电化学检测方法。

本标准适用于奥氏体不锈钢制设备的敏化和晶间腐蚀倾向现场检测和评价。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T6394—2002金属平均晶粒测定法

GB/T10123—2001金属和合金的腐蚀基本数语和定义

GB/T29088—2012金属和合金的腐蚀双环电化学动电位再活化测量方法

GB/T4334-2008金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法

3术语和定义

GB/T10123—2001界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1电流峰electricpeak（I）

钝化过程中的电流峰（Ip）和再活化过程中的电流峰（Ir）是分别通过计算曲线上钝化峰和再活化

峰电流极大值得出的。

4检测装置

检测装置由电化学检测设备和外接试验电解池组成，电化学检测设备可以是集成的成套设备也可以

是分离的部件单元，但设备参数应符合标准要求。

4.1检测装置

4.1.1电化学检测设备要求

电压量程满足-2000mV〜+2000mV，输出电压不小于2000mV，电位的控制精度不小于±1mV。

电流量程满足1000mA〜1000mA，输出电流不小于1000mA，电流精度不小于±0.1mA与测量电流绝对

值的1%中的极小值。输入阻抗不低于1014Ω。

4.2电解池

为避免试验溶液的污染，电解池应使用不会被侵蚀、退化的材料制作。推荐釆用硼硅酸盐玻璃和

聚四氟乙烯材料。电解池的溶液体积应该达到使溶液化学性质随反应过程的变化降到可以忽略的程度。

电解池容积最少需要容纳100mL·cm2的溶液量，一般推荐使用250mL·cm2电解池至少包括工作电极、

参比电极和辅助电极。

4.2.1工作电极

电解池固定于设备表面后，测试孔露出的设备被检测部位为工作电极。为保证减小误差精度，作

为工作电极的被设备检测面积应不小于20mm2。

4.2.2参比电极

参比应在溶液中具有较良好的电位稳定性，推荐使用饱和甘汞电极或银/氯化银电极。为避免污染，

可使用双参比电极或者将参比电极置于一个单独的容器内用盐桥将其与主电解池连接。为了尽量减小参

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比电极与工作电极之间的电位降，宜使用鲁金毛细管。鲁金毛细管尖端与工作电极表面的最小距离应为

毛细管尖端直径的两倍。25℃时，常用参比电极的电位与标准氢电极的电位换算关系参见附录A

4.2.3辅助电极

辅助电极应采用铂金等在强酸性溶液中具有良好稳定性的惰性材料，不宜采用石墨、钛等不耐强酸

的材料制作。对于钳金电极，在使用前需要采用盐酸和去离子水进行预先清洗处理。辅助电极面积应不

小于工作电极，并应与被检测金属表面平行，使试样表面电流分布均匀。

4.2.4新电解池在现场应用中的性能、仪器和试剂的质量由已知敏化程度的标样确定。

5检测方法

检测方法参照双环电化学动电位再活化法（DL-EPR）进行，主要步骤按照本节规定执行。

5.1被检位置的表面处理

在进行检测前，被检位置的表面应进行光洁处理。被检位置应打磨达到表面粗糙度Ra小于0.25μm，

并采用蒸馏水进行不少于30秒冲洗，冷风吹干后肉眼无可见污垢。在采用分析纯的酒精清洗，以及用

丙酮冲洗。打磨后的金属表面在空气中暴露时间过长会影响活化状态溶解速度，因此被检位置在打磨后

的暴露时间不宜超过1小时。

5.2检测溶液

5.2.1检测溶液采用分析纯的硫酸（H2SO4）和硫氰化钾（KSCN）两种试剂，由蒸馏水混合配置而成

-1

（该溶液可在室温下储存）。试验材料决定试验溶液的组成构成，H2SO4的变化范围为0.5mol·L

〜2.5mol·L-1，KSCN的变化范围为0.001mol·L-1〜0.05mol·L-1，根据被检测设备的材料确定。

-1-1

5.2.2对于304、321和347不锈钢，推荐检测溶液为0.5mol·LH2SO4+0.01mol·LKSCN。

5.2.3试验溶液不可重复使用。

5.3检测电路连接

检测中电化学检测设备、电解池和设备被检测位置应连接成为完整的检测电路。其中工作电极、

参比电极和辅助电极三电极与电化学检测设备直接连接导通；三电极在电解池内内部通过检测溶液导通。

连接好的检测电路示意图如图1所示，具体要求见本节所述。

5.3.1电解池安装

（1）电解池应绑带或者胶粘的方式固定在设备表面，测试过程中应保证电解池稳固不掉落。

（2）电解池测试孔露出的已光洁处理的被检测位置。为防止接触电解池位置的缝隙腐蚀发生，宜

采用使用冲洗式电解池，具体见附录B。

5.3.2检测设备连接

（1）测试时应保证电化学检测设备和电解池内电极导通，并尽量消除接触电阻。

（2）电化学检测设备的工作电极端宜采用低温焊接或者黏胶方式固定于电解池外部，被检测位置

的中心部位与工作电极端固定部位之间的测量电阻不得大于0.1Ω。

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图1连接好的检测电路示意图

6检测步骤

6.1检测前准备

6.1.1将检测溶液倒入电解池中。

6.1.2检测溶液倒入电解池后，浸没过三电极高度应至少达到1cm，并保证溶液内部在三电极表面均

不可存在气泡。

6.1.3尤其需要确认鲁金毛细管尖端没有气泡。

6.1.4检测时应保持溶液温度恒定。

6.2预极化

6.2.1倒入检测溶液lmin~2min后，通过电化学检测装置记录开路（静止或腐蚀）电位。

6.2.2如果所测开路电位与承压设备制作材料的正常值偏差较大，应对试样进行阴极极化去除表面氧

化膜。

6.3电化学检测

6.3.1首先将试样在自腐蚀电位下浸泡5min，然后在一定的扫描速率下阳极极化至钝化区，达到钝化

电位后，反向以相同的扫描速率将电位降至初始的自腐蚀电位。

6.3.2扫描速率以使活化过程与再活化过程的差别更加显著为原则，推荐的扫描速率范围为30mV•

min-1〜200mV•min-1。

6.3.3奥氏体不锈钢典型的钝化电位范围一般为200mV-600mV，超出范围应检查电路连接和检测溶液

是否符合要求

6.3.4检测的极化过程应执行至少3次，检测结果评价应取3次结果的最差值。

6.3.5对于304、321和347不锈钢，检测参数应采用扫描速率100mv/min，扫描范围从开路电位（约

-400mV）〜300mV，检测时溶液温度应保持为25℃。

7结果评价

3

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7.1敏化程度评价

7.1.1测量再活化扫描峰值电流（Ir）和相对应的活化扫描峰值电流（Ip），并通过两者的比值，可作

为对被检测部位的敏化程度的评价。

7.1.2再活化扫描峰值电流（Ir）和相对应的活化扫描峰值电流（Ip）的示意如图2所示。

0.12

Ia

0.10

0.08

0.06

I

/

A

0.04

Ir

0.02

0.00

-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.4

E/V

图2再活化扫描峰值电流（Ir）和相对应的活化扫描峰值电流（Ip）的示意图

7.1.3评价指标件表1所示。

表1敏化程度结果评价指标

Ir/Ip值敏化程度

<0.010未敏化

0.010—0.05轻微敏化（可能通过Streicher,Strauss和Huey试验）

>0.05敏化（不能通过Streicher,Strauss和Huey试验）

7.2评价结果校验

7.2.1当检测结果评价为轻微敏化和敏化时，应进行评价结果校验。

7.2.2校验方法采用10%草酸刻蚀法，操作步骤参照附录C执行。

7.2.3校验结果为沟槽组织时，设备可评价为敏化。沟槽组织示意图见图3所示。

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图3沟槽组织的示意图

8试验报告

试验报告应包括如下信息：

a）检测对象采用材料的完整描述，包括钢铁及合金产品牌号统一数字代号（ISC）、成分、热处理

方法、产品型号；

b）试样的加工方法和表面处理的细节；

c）重复实验的次数和每次试验之后是否重新处理样品表面；

d）溶液的组成，pH值，体积和温度，以及随时间变化的情况；

e）试样在试验溶液中裸露的面积；

f）所用电解池和电极；

g）极化前的浸泡时间；

h）扫描前的开路电位，及其是否稳定；

i）电位应参照标准氢电极；

j）电位扫描的全部细节，包括扫描速率，起始电位和最终电位；

k）极化扫描典型实例；

l）敏化程度评价结果；

m）评价结果校验结果。

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附录A

(资料性附录)

供选择的参比电极在25°C时相对于标准氢电极(SHE)的电位。

表A.1

参比电极相对于标准氢电极的电位/V

饱和甘汞电极0.241

在1mol・L-1氯化钾溶液中的银/氯化银电极0.222

在0.1mol•L-1氯化钾溶液中的银/氯化银电极0.281

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附录B

（资料性附录）

冲洗式电解池

冲洗式电解池（见图B.1），由一个便于通过外部热循环池加热的圆形双层玻璃样品室和用于连接

测温部件、电极以及气体吹扫的各种入口组成。

电解池底部与样品架合并在一起。样品被固定在电解池外。通过不断地向样品与电解池端口的接

触区域输送少量高纯水的方法消除样品与电解池接触点缝隙离蚀。

样品与电解池端口被一层或多层滤纸环隔开,由此产生一个纯水、样品和试验溶液之问的扩散屏障。

输人此区域的高纯水取代了原本在建取区域的所有电解质溶液,对于1cm2的开口,水流量通常

4mL·h-1~5mL·h-1范围内,电解池应足够大以保证有充足的试验溶液,可以将测试时间范围内试验溶液被

高纯水的稀释作用减至最小,根据需要,应对试验溶液进行补偿。

高纯水与试验溶液的密度差异使其向试验溶液中扩散,因此高纯水并没有把暴露在电解质中的测

试区域与电解质溶液隔开,同时,搅拌会促进溶液有效的混合。

因为样品固定在电解池的外部,在升温条件下做试验时电解质和样晶之间可能会存在温度差。用搅

拌、绝热和减小体积的方法使温度差异减到最小。

说明:

1——鲁金毛细管（与参比电极相连）;6——蒸馏水；

2——温度计；