ASTM G 36-2006检测机构，不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验

ASTM G 36-2006 是美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准，专门用于评估不锈钢在沸腾氯化镁溶液中的应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking, SCC）敏感性。以下是该标准的详细介绍：

标准背景与目的

1. 背景：

• 不锈钢在含氯环境（如海水、化工介质）中易发生应力腐蚀开裂，这是一种由拉应力和腐蚀性介质共同作用导致的脆性断裂现象。

• 氯化镁溶液是典型的应力腐蚀介质，尤其对某些不锈钢（如304、316型）具有高敏感性。

2. 目的：

• 提供一种标准化方法，通过模拟沸腾氯化镁环境，定量评估不锈钢的应力腐蚀抗力。

• 帮助材料选型、质量控制及失效分析，指导工程应用中的安全设计。

试验原理

1. 核心机制：

• 在沸腾氯化镁溶液中，氯离子穿透不锈钢表面钝化膜，引发局部腐蚀，拉应力促进裂纹扩展，Zui终导致断裂。

2. 试验条件：

• 溶液：饱和氯化镁溶液（MgCl₂·6H₂O），浓度约50%（质量分数）。

• 温度：溶液沸腾状态（约143°C，随海拔和气压调整）。

• 应力加载：通过恒定载荷或恒位移装置施加拉应力（通常为材料屈服强度的60%-80%）。

试验步骤

1. 试样制备：

• 形状：通常采用U形弯曲试样或C形环试样，也可使用拉伸试样。

• 尺寸：需符合标准规定，确保应力分布均匀。

• 表面处理：机械抛光至#600目以上，去除加工痕迹和表面缺陷。

2. 应力加载：

• U形弯曲法：将试样弯曲至预定曲率，通过弯曲应力诱导裂纹。

• 拉伸法：使用拉伸试验机施加恒定载荷，记录应力-时间曲线。

3. 溶液配置与试验环境：

• 使用去离子水配制饱和氯化镁溶液，确保无杂质。

• 试验容器需耐高温和腐蚀（如石英或聚四氟乙烯材质）。

• 维持溶液沸腾状态，可通过加热板或油浴控制温度。

4. 试验周期：

• 通常持续72小时至数周，具体时间根据材料敏感性调整。

• 定期观察试样表面裂纹萌生和扩展情况。

5. 终止与清洗：

• 试验结束后，立即取出试样，用去离子水冲洗并干燥。

• 避免使用有机溶剂，防止残留物干扰后续分析。

结果评定

1. 裂纹观察：

• 使用光学显微镜或扫描电子显微镜（SEM）观察试样表面裂纹形态。

• 记录裂纹数量、长度和深度，评估开裂程度。

2. 断裂时间：

• 记录试样断裂时间，时间越短表明应力腐蚀敏感性越高。

3. 评级标准：

• 根据裂纹密度和断裂时间，将材料分为“耐应力腐蚀”“轻度敏感”“高度敏感”等类别。

• 参考ASTM G 36中的标准评级图或表格进行判定。

关键影响因素

1. 材料因素：

• 合金成分（如铬、镍、钼含量）显著影响耐蚀性。

• 冷加工和热处理状态（如固溶处理、敏化处理）改变晶间结构，影响SCC敏感性。

2. 环境因素：

• 氯化镁浓度：浓度越高，SCC风险越大。

• 温度：温度升高加速腐蚀反应和裂纹扩展。

• 溶解氧：氧气可能促进氧化膜破裂，加剧SCC。

3. 应力因素：

• 应力类型（拉伸、弯曲、振动）和大小直接影响裂纹萌生和扩展速率。

• 残余应力（如焊接或加工产生的应力）需通过去应力退火消除。

应用与意义

1. 材料选型：

• 帮助工程师选择适合含氯环境的不锈钢牌号（如316L比304更耐SCC）。

2. 质量控制：

• 检测生产过程中材料是否因热处理不当或冷加工导致敏化。

3. 失效分析：

• 分析实际工程中不锈钢构件的SCC失效原因，提出改进措施。

4. 研发支持：

• 为新型不锈钢的耐蚀性改进提供试验依据。

注意事项

1. 安全防护：

• 沸腾氯化镁溶液具有强腐蚀性，操作时需佩戴防护眼镜、手套和实验服。

• 试验应在通风橱中进行，避免吸入蒸汽。

2. 重复性：

• 严格控制试验条件（温度、应力、溶液浓度），确保结果可重复。

3. 标准更新：

• ASTM G 36可能随技术进步修订，使用前需确认Zui新版本。