304不锈钢晶间腐蚀的研究
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第 53 卷 第 3 期 2011 年 6 月
汽轮机技术 TURBINE TECHNOLOGY
Vol． 53 No． 3 Jun． 2011
304 不锈钢晶间腐蚀的研究
张胜寒，贾 伟，郭彦磊，冯 玲
（ 华北电力大学环境科学与工程学院，保定 071003）
摘要： 实验使用化学腐蚀法对 304 不锈钢进行晶间腐蚀测定，通过在不同的腐蚀条件下对 304 不锈钢进行侵蚀，并
［2］ 郑海生． 奥氏体不锈钢晶间腐蚀问题的研究及防止［J］． 机电 工程技术，2004，33（ 1） ： 46 － 47．
［3］ 秦丽雁，张寿禄． 典型不锈钢晶间腐蚀敏化温度的研究［J］． 中国腐蚀与防护报，2006，26（ 1） ： 1 － 5．
（ 上接第 178 页） 功率变化进行了分析计算，计算结果与运行试验实测数据吻 合性较好。
蚀刻宽度平均值
单位： mm
25℃
35℃
45℃
0． 003 633
0． 003 812
0． 004 079
0． 003 738
0． 004 076
0． 004 396
0． 003 862
0． 004 249
0． 004 400
图 2 不同敏化程度的试样腐蚀 10min 宽度均值曲线图
表 3 不同敏化程度试样腐蚀 15min 的
15min25℃ 固溶
16
0． 003 24
0． 000 15
0． 688
0． 732
15 min25 ℃ 1 h
28
0． 003 29
0． 000 24
0． 923
0． 361
15 min25 ℃ 4 h
28
0． 003 59
0． 000 20
0． 816
0． 519
15min35℃ 固溶 15 min35 ℃ 1 h
（ 3） 本实验还对不锈钢试样进行了不同的腐蚀时间不 同腐蚀温度的蚀刻实验，实验数据表明，腐蚀时间越长，腐蚀 温度越高，试样的腐蚀沟槽宽度越大，与此同时，不同敏化时 间的试样随敏化时间增长的趋势在这种条件下也越明显，敏 化时间越长，腐蚀宽度越大。
参考文献
［1］ 张胜寒，边 娜，史艳玲，等． 奥氏体不锈钢晶间腐蚀研究状况 ［J］． 江苏化工，2008，36（ 3） ： 45 － 47．
从 3 组图中可以看出固溶态试样最具有抗晶间腐蚀的性 能； 2 个不同的敏化试样，随着敏化时间的增长，而且在不同的
腐蚀时间腐蚀条件下，蚀刻的晶界宽度的基本趋势随之增大；
而且，腐蚀时间越长，腐蚀温度越高，其增长趋势越明显。
表 2 不同敏化程度试样腐蚀 10min 的
蚀刻宽度平均值
单位： mm
固溶 敏化 1h 敏化 4h
13
0． 003 53
0． 000 17
28
0． 003 63
0． 000 33
0． 438 0． 752
0． 991 0． 624
15 min35 ℃ 4 h
28
0． 003 8
0． 000 15
0． 575
0． 895
15min45℃ 固溶 15 min45 ℃ 1 h
16
0． 003 85
0． 000 1
4结论
（ 1） 通过 SPSS 软件对该实验的蚀刻宽度进行了直方图 分析，观测累计概率分析 ，以及单样本 K － S正态分布的检
图 4 不同敏化程度的试样腐蚀 20min 宽度均值曲线图
验，同一实验室水平下的蚀刻宽度服从正态分布，可以用腐 蚀沟槽宽度的平均值来衡量晶间腐蚀的腐蚀程度。
（ 2） 通过研究不锈钢的耐晶间腐蚀性能受敏化时间的 影响，实验证明： 固溶的试样最具有耐晶间腐蚀的能力，随着 650℃ 的温度下敏化时间的加长，不锈钢试样的晶间腐蚀的 趋向上升。
学等。
第3 期
张胜寒等： 304 不锈钢晶间腐蚀的研究
237
图 1 敏化 4h 试样腐蚀照片
据在 SPSS 软件中处理。通过统计软件 SPSS 可以对沟槽宽 度是否服从正态分布进行 K － S 检验。表 1 为腐蚀 15min 的
假设 H0 ： 腐蚀实验 15min 的腐蚀宽度服从正态分布。由 表中可以看出，Sig 值均大于0． 05，所以没有足够的理由拒绝
参考文献
［1］ 付文锋，周兰欣． 大型火电机组冷端优化研究［D］． 河北： 华北 电力大学，2007． 12．
［2］ 赵 斌，刘 玲，张文兵． 汽轮机冷端优化的研究［J］． 热力透 平，2007，36（ 1） ： 19 － 23．
（ 2） 汽轮机微增出力的通用计算方法具有很高的应用 价值。利用汽轮机微增出力的通用计算方法，不仅可以实时 计算出汽轮机冷端参数变化时汽轮机功率的变化值，摒弃了 过去必须依赖厂商提供的微增出力曲线进行微增出力计算 的缺陷，而且 还 可 在 缺 少 厂 商 提 供 的 微 增 出 力 曲 线 的 情 况 下，对冷端系统进行预优化，同时也可利用它对厂商提供的 微增出力曲线进行校核与修正。
25℃ 0． 002 798 0． 002 853 0． 003 33
35℃ 0． 003 139 0． 003 259 0． 003 627
45℃ 0． 003 502 0． 003 638 0． 004 046
238
汽轮机技术
第 53 卷
表4
固溶 敏化 1h 敏化 4h
不同敏化程度试样腐蚀 20min 的
蚀刻宽度平均值
单位： mm
25℃
35℃
45℃
固溶
0． 003 242
0． 003 529
0． 003 85
敏化 1h
0． 003 291
0． 003 63
0． 004 015
敏化 4h
0． 003 594
0． 003 826
0． 004 209
图 3 不同敏化程度的试样腐蚀 15min 宽度均值曲线图
本试样的腐蚀时间分别采用 10min、15min、20min，腐蚀 温度分别采用 25℃ 、35℃ 、45℃ ，分别进行实验。为保证实验 不受沉淀物影响，利用超声波清洗仪进行除锈工作。实验结 束，取出试样，用水和无水乙醇进行清洗，之后利用金相显微 镜进行观察、拍照。
图 1 中 实 验 条 件 依 次 为 25℃ 10min、25℃ 15min、25℃ 20min、35℃ 10min、35℃ 15min、35℃ 20min、45℃ 10min、45℃ 15min 和 45℃ 20min，敏化时间均为 4h 的金相照片。图中显 示了清晰的晶间腐蚀晶界，从而利用 photoshop 软件得到晶 间腐蚀的沟槽宽度值。依照此方法可对其它试样进行同样 的处理。
分类号： TG172． 9
文献标识码： A
文章编号： 1001-5884（ 2011） 03-0236-03
The Research on the Intergranular Corrosion of 304 Stainless Steel
ZHANG Sheng-han，JIA Wei，GUO Yan-lei，FENG Ling
orov － Smirnov Z： 检验统计量； Asymp sig 是显著性水平。实 服从正态分布的。
验设定显著性水平为0． 05。
表1
K － S 单样本检验表
检验值
Normal Parameters
N
Kolmogorov － Smirnov Z
Meቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn，mm
Std． Deviation
Asymp． sig
1 实验及实验内容
1． 1 试样与溶液
× 10 × 10mm 的试样。固溶态试样为在1 050℃ 下固溶化处 理 30min 后淬火冷却。不同敏化程度的试样为在 650℃ 下分 别进行敏化处理 1h、4h 后用自然冷却后得到的试样，之后将 钢样磨平抛光，利用环氧树脂封样。
腐蚀溶液采用硫酸与水体积比为 1： 8 的稀硫酸溶液，溶 液硫酸浓度为 2mol / L。 1． 2 实验过程
各试样腐蚀沟槽宽度的 K － S 单 样 本 检 验 描 述 性 统 计 表。 H0 。
Normal Parameters 为 最 小 二 乘 估 计 得 到 的 正 态 分 布 参 数，
经过同样分析，腐蚀时间 10min 和 20min 的腐蚀宽度的
Mean 是均值，Std． Deviation： 标准差； N 是变量个数； Kolmog- Sig 值均大于0． 05，所以可以认为，该腐蚀实验的蚀刻宽度是
（ North China Electric Power University，Baoding 071003，China）
Abstract： In this issue，we reaseach the groove and the demographic characteristics of intergranular corrosion of 304 stainless steel by method of the chemical etching． The specimens were treated under different condition and dip in different corrosive fluid． We use metallurgical microscope to take photos and using SPSS software to measure groove width and analyze the data，establish K － S sample histogram to study the extent of corrosion． The results showed that： the intergranular corrosion groove width of 304 stainless steel which were treated in sulfuric acid solution is normal distribution； 304 stainless steel with sensitive treatment have larger width of intergranular corrosion，and the more time sensitization heat treatment was done，the larger intergranular corrosion groove width is． Key words： stainless steel； grain of corrosion； solid melting； sensitization
0前言
不锈钢是具有 60 年发展历程的现代材料，起源于 20 世 纪初的英、美、德等国家，在逐步发展中工艺逐渐成熟，是人 类应用最广的绿色环保金属材料。金属的腐蚀是指金属与 周围环境之间发生化学或电化学作用引起金属材料的破坏 或变质，是金属制件经常发生的一种现象［1］。
晶间腐蚀： 晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中， 并在高温环境下由于晶界合金元素的贫化，沿着材料的晶粒 间界受到腐蚀，使晶粒制件丧失结合力的一种破坏现象。奥 氏体不锈钢是工业中应用最广的不锈钢之一［2］。大部分奥 氏体不锈钢在约 427℃ ～ 816℃ 的敏化温度范围内在特定的 腐蚀环境 中 易 发 生 晶 间 腐 蚀，晶 间 腐 蚀 还 会 加 快 整 体 腐 蚀［3］。
28
0． 004 01
0． 000 13
0． 750 0． 623
0． 627 0． 832
15 min45 ℃ 4 h
28
0． 004 21
0． 000 12
0． 789
0． 563
3 实验结果
实验对各个实验水平的蚀刻宽度数据进行了统计分析， 计算出各自平均值，表 2、表 3、表 4 分别为在不同腐蚀时间 的均值统计，并依此对实验晶间腐蚀宽度在不同的温度下随 敏化时间作图表现其变化规律（ 见图 2、图 3、图 4） 。
2 统计分布
实验材料为商品 316 不锈钢钢样，用线切割设备制成 10
通过对 SPSS 软件的熟悉与掌握，将整理在 Excel 里的数
收稿日期： 2010-08-26
作者简介： 张胜寒（ 1962-） ，男，教授，博士生导师，主要研究方向： 热力设备及大型回转机械的安全与经济运行、金属腐蚀与防护及应用电化
进行金相拍照，利用 SPSS 软件进行了蚀刻宽度数据的统计分析，采用 K － S 单样本检验分析晶间腐蚀沟槽宽度的
统计特性。结果表明： 304 不锈钢在稀硫酸溶液中的晶间腐蚀沟槽宽度符合正态分布； 敏化热处理会加重 304 不锈
钢的晶间腐蚀程度，晶间腐蚀沟槽宽度随敏化热处理时间增长而增大。
关键词： 不锈钢； 晶间腐蚀； 固溶化； 敏化
汽轮机技术 TURBINE TECHNOLOGY
Vol． 53 No． 3 Jun． 2011
304 不锈钢晶间腐蚀的研究
张胜寒，贾 伟，郭彦磊，冯 玲
（ 华北电力大学环境科学与工程学院，保定 071003）
摘要： 实验使用化学腐蚀法对 304 不锈钢进行晶间腐蚀测定，通过在不同的腐蚀条件下对 304 不锈钢进行侵蚀，并
［2］ 郑海生． 奥氏体不锈钢晶间腐蚀问题的研究及防止［J］． 机电 工程技术，2004，33（ 1） ： 46 － 47．
［3］ 秦丽雁，张寿禄． 典型不锈钢晶间腐蚀敏化温度的研究［J］． 中国腐蚀与防护报，2006，26（ 1） ： 1 － 5．
（ 上接第 178 页） 功率变化进行了分析计算，计算结果与运行试验实测数据吻 合性较好。
蚀刻宽度平均值
单位： mm
25℃
35℃
45℃
0． 003 633
0． 003 812
0． 004 079
0． 003 738
0． 004 076
0． 004 396
0． 003 862
0． 004 249
0． 004 400
图 2 不同敏化程度的试样腐蚀 10min 宽度均值曲线图
表 3 不同敏化程度试样腐蚀 15min 的
15min25℃ 固溶
16
0． 003 24
0． 000 15
0． 688
0． 732
15 min25 ℃ 1 h
28
0． 003 29
0． 000 24
0． 923
0． 361
15 min25 ℃ 4 h
28
0． 003 59
0． 000 20
0． 816
0． 519
15min35℃ 固溶 15 min35 ℃ 1 h
（ 3） 本实验还对不锈钢试样进行了不同的腐蚀时间不 同腐蚀温度的蚀刻实验，实验数据表明，腐蚀时间越长，腐蚀 温度越高，试样的腐蚀沟槽宽度越大，与此同时，不同敏化时 间的试样随敏化时间增长的趋势在这种条件下也越明显，敏 化时间越长，腐蚀宽度越大。
参考文献
［1］ 张胜寒，边 娜，史艳玲，等． 奥氏体不锈钢晶间腐蚀研究状况 ［J］． 江苏化工，2008，36（ 3） ： 45 － 47．
从 3 组图中可以看出固溶态试样最具有抗晶间腐蚀的性 能； 2 个不同的敏化试样，随着敏化时间的增长，而且在不同的
腐蚀时间腐蚀条件下，蚀刻的晶界宽度的基本趋势随之增大；
而且，腐蚀时间越长，腐蚀温度越高，其增长趋势越明显。
表 2 不同敏化程度试样腐蚀 10min 的
蚀刻宽度平均值
单位： mm
固溶 敏化 1h 敏化 4h
13
0． 003 53
0． 000 17
28
0． 003 63
0． 000 33
0． 438 0． 752
0． 991 0． 624
15 min35 ℃ 4 h
28
0． 003 8
0． 000 15
0． 575
0． 895
15min45℃ 固溶 15 min45 ℃ 1 h
16
0． 003 85
0． 000 1
4结论
（ 1） 通过 SPSS 软件对该实验的蚀刻宽度进行了直方图 分析，观测累计概率分析 ，以及单样本 K － S正态分布的检
图 4 不同敏化程度的试样腐蚀 20min 宽度均值曲线图
验，同一实验室水平下的蚀刻宽度服从正态分布，可以用腐 蚀沟槽宽度的平均值来衡量晶间腐蚀的腐蚀程度。
（ 2） 通过研究不锈钢的耐晶间腐蚀性能受敏化时间的 影响，实验证明： 固溶的试样最具有耐晶间腐蚀的能力，随着 650℃ 的温度下敏化时间的加长，不锈钢试样的晶间腐蚀的 趋向上升。
学等。
第3 期
张胜寒等： 304 不锈钢晶间腐蚀的研究
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图 1 敏化 4h 试样腐蚀照片
据在 SPSS 软件中处理。通过统计软件 SPSS 可以对沟槽宽 度是否服从正态分布进行 K － S 检验。表 1 为腐蚀 15min 的
假设 H0 ： 腐蚀实验 15min 的腐蚀宽度服从正态分布。由 表中可以看出，Sig 值均大于0． 05，所以没有足够的理由拒绝
参考文献
［1］ 付文锋，周兰欣． 大型火电机组冷端优化研究［D］． 河北： 华北 电力大学，2007． 12．
［2］ 赵 斌，刘 玲，张文兵． 汽轮机冷端优化的研究［J］． 热力透 平，2007，36（ 1） ： 19 － 23．
（ 2） 汽轮机微增出力的通用计算方法具有很高的应用 价值。利用汽轮机微增出力的通用计算方法，不仅可以实时 计算出汽轮机冷端参数变化时汽轮机功率的变化值，摒弃了 过去必须依赖厂商提供的微增出力曲线进行微增出力计算 的缺陷，而且 还 可 在 缺 少 厂 商 提 供 的 微 增 出 力 曲 线 的 情 况 下，对冷端系统进行预优化，同时也可利用它对厂商提供的 微增出力曲线进行校核与修正。
25℃ 0． 002 798 0． 002 853 0． 003 33
35℃ 0． 003 139 0． 003 259 0． 003 627
45℃ 0． 003 502 0． 003 638 0． 004 046
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汽轮机技术
第 53 卷
表4
固溶 敏化 1h 敏化 4h
不同敏化程度试样腐蚀 20min 的
蚀刻宽度平均值
单位： mm
25℃
35℃
45℃
固溶
0． 003 242
0． 003 529
0． 003 85
敏化 1h
0． 003 291
0． 003 63
0． 004 015
敏化 4h
0． 003 594
0． 003 826
0． 004 209
图 3 不同敏化程度的试样腐蚀 15min 宽度均值曲线图
本试样的腐蚀时间分别采用 10min、15min、20min，腐蚀 温度分别采用 25℃ 、35℃ 、45℃ ，分别进行实验。为保证实验 不受沉淀物影响，利用超声波清洗仪进行除锈工作。实验结 束，取出试样，用水和无水乙醇进行清洗，之后利用金相显微 镜进行观察、拍照。
图 1 中 实 验 条 件 依 次 为 25℃ 10min、25℃ 15min、25℃ 20min、35℃ 10min、35℃ 15min、35℃ 20min、45℃ 10min、45℃ 15min 和 45℃ 20min，敏化时间均为 4h 的金相照片。图中显 示了清晰的晶间腐蚀晶界，从而利用 photoshop 软件得到晶 间腐蚀的沟槽宽度值。依照此方法可对其它试样进行同样 的处理。
分类号： TG172． 9
文献标识码： A
文章编号： 1001-5884（ 2011） 03-0236-03
The Research on the Intergranular Corrosion of 304 Stainless Steel
ZHANG Sheng-han，JIA Wei，GUO Yan-lei，FENG Ling
orov － Smirnov Z： 检验统计量； Asymp sig 是显著性水平。实 服从正态分布的。
验设定显著性水平为0． 05。
表1
K － S 单样本检验表
检验值
Normal Parameters
N
Kolmogorov － Smirnov Z
Meቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn，mm
Std． Deviation
Asymp． sig
1 实验及实验内容
1． 1 试样与溶液
× 10 × 10mm 的试样。固溶态试样为在1 050℃ 下固溶化处 理 30min 后淬火冷却。不同敏化程度的试样为在 650℃ 下分 别进行敏化处理 1h、4h 后用自然冷却后得到的试样，之后将 钢样磨平抛光，利用环氧树脂封样。
腐蚀溶液采用硫酸与水体积比为 1： 8 的稀硫酸溶液，溶 液硫酸浓度为 2mol / L。 1． 2 实验过程
各试样腐蚀沟槽宽度的 K － S 单 样 本 检 验 描 述 性 统 计 表。 H0 。
Normal Parameters 为 最 小 二 乘 估 计 得 到 的 正 态 分 布 参 数，
经过同样分析，腐蚀时间 10min 和 20min 的腐蚀宽度的
Mean 是均值，Std． Deviation： 标准差； N 是变量个数； Kolmog- Sig 值均大于0． 05，所以可以认为，该腐蚀实验的蚀刻宽度是
（ North China Electric Power University，Baoding 071003，China）
Abstract： In this issue，we reaseach the groove and the demographic characteristics of intergranular corrosion of 304 stainless steel by method of the chemical etching． The specimens were treated under different condition and dip in different corrosive fluid． We use metallurgical microscope to take photos and using SPSS software to measure groove width and analyze the data，establish K － S sample histogram to study the extent of corrosion． The results showed that： the intergranular corrosion groove width of 304 stainless steel which were treated in sulfuric acid solution is normal distribution； 304 stainless steel with sensitive treatment have larger width of intergranular corrosion，and the more time sensitization heat treatment was done，the larger intergranular corrosion groove width is． Key words： stainless steel； grain of corrosion； solid melting； sensitization
0前言
不锈钢是具有 60 年发展历程的现代材料，起源于 20 世 纪初的英、美、德等国家，在逐步发展中工艺逐渐成熟，是人 类应用最广的绿色环保金属材料。金属的腐蚀是指金属与 周围环境之间发生化学或电化学作用引起金属材料的破坏 或变质，是金属制件经常发生的一种现象［1］。
晶间腐蚀： 晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中， 并在高温环境下由于晶界合金元素的贫化，沿着材料的晶粒 间界受到腐蚀，使晶粒制件丧失结合力的一种破坏现象。奥 氏体不锈钢是工业中应用最广的不锈钢之一［2］。大部分奥 氏体不锈钢在约 427℃ ～ 816℃ 的敏化温度范围内在特定的 腐蚀环境 中 易 发 生 晶 间 腐 蚀，晶 间 腐 蚀 还 会 加 快 整 体 腐 蚀［3］。
28
0． 004 01
0． 000 13
0． 750 0． 623
0． 627 0． 832
15 min45 ℃ 4 h
28
0． 004 21
0． 000 12
0． 789
0． 563
3 实验结果
实验对各个实验水平的蚀刻宽度数据进行了统计分析， 计算出各自平均值，表 2、表 3、表 4 分别为在不同腐蚀时间 的均值统计，并依此对实验晶间腐蚀宽度在不同的温度下随 敏化时间作图表现其变化规律（ 见图 2、图 3、图 4） 。
2 统计分布
实验材料为商品 316 不锈钢钢样，用线切割设备制成 10
通过对 SPSS 软件的熟悉与掌握，将整理在 Excel 里的数
收稿日期： 2010-08-26
作者简介： 张胜寒（ 1962-） ，男，教授，博士生导师，主要研究方向： 热力设备及大型回转机械的安全与经济运行、金属腐蚀与防护及应用电化
进行金相拍照，利用 SPSS 软件进行了蚀刻宽度数据的统计分析，采用 K － S 单样本检验分析晶间腐蚀沟槽宽度的
统计特性。结果表明： 304 不锈钢在稀硫酸溶液中的晶间腐蚀沟槽宽度符合正态分布； 敏化热处理会加重 304 不锈
钢的晶间腐蚀程度，晶间腐蚀沟槽宽度随敏化热处理时间增长而增大。
关键词： 不锈钢； 晶间腐蚀； 固溶化； 敏化