一文读懂 GB/T 4334-2020 中 E 法晶间腐蚀试验

GB/T 4334-2020 是关于不锈钢晶间腐蚀试验的国家标准，其中 E 法主要针对奥氏体不锈钢，通过特定的硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑试验溶液，评估材料的晶间腐蚀敏感性，是检测不锈钢晶间腐蚀性能的重要方法。

为何选择 E 法？适用范围与原理

E 法全称为硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑试验法，主要适用于奥氏体不锈钢（如 304、316 等）经敏化处理后的晶间腐蚀检验，尤其常用于焊接件或经热加工后的材料。

其核心原理是：在特定的腐蚀介质（硫酸 - 硫酸铜溶液并加入铜屑）中，晶间腐蚀敏感的不锈钢会因晶界析出的碳化物（如 Cr₂₃C₆）导致晶界铬贫化，使得晶界区域耐腐蚀性显著下降，在试验过程中发生优先腐蚀。而铜屑的作用是作为阴极，加速阳极（不锈钢试样）的腐蚀反应，放大晶间腐蚀的效果，便于后续观察。

E 法试验怎么做？详细操作步骤

试验前准备

• 试样制备：试样应从被检材料的代表性部位截取，尺寸一般为（50×20×3）mm～（50×20×10）mm，若为板材，厚度应不小于 3mm（不足时可叠加，但需保证良好接触）。试样表面需用砂纸打磨至 Ra≤1.6μm，去除氧化皮和油污，边缘倒圆（半径 0.5～1mm），避免应力集中。

• 敏化处理（必要时）：对于需要模拟敏化状态的试样，需进行敏化处理。例如，304 不锈钢通常在 650℃±10℃下保温 2h，然后空冷。具体敏化工艺需根据材料型号和相关标准确定。

• 溶液配制：按每升蒸馏水加入 50g 硫酸铜（CuSO₄・5H₂O）和 100mL 硫酸（ρ=1.84g/mL）的比例配制试验溶液，搅拌至完全溶解。

试验过程

1. 将配制好的溶液倒入玻璃或陶瓷容器中，放入适量铜屑（纯度≥99.5%，尺寸约 5～10mm），使铜屑能与试样充分接触。

2. 用玻璃支架将试样悬挂在溶液中，确保试样完全浸没，且试样之间、试样与容器壁之间不相互接触，同时保证每个试样都与铜屑接触。

3. 加热溶液至沸腾状态，并保持沸腾（微沸），试验时间根据材料类型确定，通常为 16h±15min。

4. 试验过程中需补充蒸馏水，维持溶液体积不变，避免因蒸发导致浓度变化。

试验后处理与评价

• 试验结束后，取出试样，用清水冲洗，去除表面腐蚀产物，必要时可用软毛刷轻刷，然后用无水乙醇清洗并吹干。

• 观察试样表面腐蚀情况，重点检查是否有晶间腐蚀裂纹。评价方法主要有两种：

• 弯曲试验：将试样绕规定直径的弯心进行 180° 弯曲（弯心直径根据试样厚度确定，如厚度≤3mm 时，弯心直径为 3 倍试样厚度），弯曲后检查弯曲部位表面是否有裂纹，如有则判定为晶间腐蚀敏感。

• 重量损失法：测量试验前后试样的重量（精确至 0.1mg），计算腐蚀速率（g/(m²・h)），但重量损失法通常需结合弯曲试验结果综合评价。

试验关键注意事项

• 溶液浓度控制：硫酸和硫酸铜的浓度需严格按照标准配制，浓度偏差会影响腐蚀速率和试验结果的准确性。

• 铜屑质量：铜屑纯度需达标，避免杂质引入干扰试验；试验过程中若铜屑表面产生大量腐蚀产物，应及时更换。

• 温度与时间控制：溶液必须保持沸腾状态，且试验时间精确控制，这是保证试验重复性的关键。

• 安全防护：硫酸具有强腐蚀性，操作时需佩戴耐酸手套、护目镜等防护用品，避免溶液飞溅；试验装置应放置在通风橱内进行。

总结：E 法的核心价值与应用

GB/T 4334-2020 中 E 法通过模拟严苛的腐蚀环境，能有效检测奥氏体不锈钢的晶间腐蚀敏感性，为材料选型、工艺优化（如焊接参数调整、热处理工艺改进）提供重要依据。在实际应用中，需严格遵循标准步骤，把控试样制备、溶液配制、试验条件等关键环节，确保试验结果的可靠性，从而准确评估不锈钢材料的晶间腐蚀性能，保障其在实际工况中的安全使用。