高温腐蚀气氛耐受性分析检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-27  

针对高温腐蚀环境下的材料性能评估,本文系统阐述高温腐蚀气氛耐受性分析检测的核心项目、覆盖范围、参考标准及关键仪器。重点关注腐蚀速率、微观结构演变、成分迁移等关键参数,为材料在高温严苛环境中的可靠性提供技术依据。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

腐蚀速率(重量法):通过测量试样在高温腐蚀气氛中前后质量变化,计算单位面积腐蚀失重或增重速率。具体检测参数:温度范围200-1200℃,腐蚀时间24-1000h,质量测量精度±0.1mg。

高温氧化增重:评估金属材料在含氧高温环境中形成氧化膜的速率及膜层稳定性。具体检测参数:氧分压5%-21%,温度300-1100℃,氧化时间48-2000h,增重测量误差≤0.05mg/cm²。

微观形貌分析(SEM):通过扫描电子显微镜观察腐蚀后试样表面微观结构,分析腐蚀产物形态、分布及脱落特征。具体检测参数:分辨率≤1nm,放大倍数50-100000倍,加速电压5-30kV。

成分变化(EDS):结合扫描电镜对腐蚀区域进行元素能谱分析,定量测定基体元素与腐蚀产物的成分迁移规律。具体检测参数:元素检测范围B-U,能量分辨率≤129eV,定量精度±1%(主要元素)。

腐蚀层厚度(XRF):利用X射线荧光光谱仪测量腐蚀产物层的厚度及元素组成。具体检测参数:可测厚度0.1μm-5mm,元素检测范围Na-U,厚度测量精度±5%。

高温硫化腐蚀速率:模拟含硫高温气氛(如H₂S、SO₂),测定金属材料因硫化反应导致的腐蚀失重速率。具体检测参数:H₂S体积分数0.1%-10%,温度400-900℃,腐蚀时间12-500h,失重精度±0.2mg。

晶间腐蚀敏感性:通过标准腐蚀溶液(如硫酸-硫酸铜)浸泡,评估材料晶界区域的耐腐蚀性能差异。具体检测参数:腐蚀液温度60-90℃,浸泡时间24-72h,腐蚀后弯曲角度≥90°无裂纹。

应力腐蚀开裂(SSRT):在拉应力与腐蚀介质联合作用下,测定材料的断裂时间或延伸率下降率。具体检测参数:应力水平30%-80%屈服强度,腐蚀介质为高温含硫/氯溶液,试验周期24-1000h。

氢脆敏感性:通过慢应变速率试验(SSRT)结合氢渗透测量,评估氢原子渗透对材料力学性能的影响。具体检测参数:应变速率1×10⁻⁶-1×10⁻³s⁻¹,氢分压0.1-10MPa,温度200-600℃。

高温氯腐蚀速率:在含氯高温气氛(如Cl₂、HCl)中,测定金属材料因氯化反应导致的腐蚀失重速率。具体检测参数:Cl₂体积分数0.01%-1%,温度300-800℃,腐蚀时间6-300h,失重精度±0.1mg。

检测范围

高温合金(如Inconel625):含镍铬钼的耐蚀合金,广泛应用于航空发动机燃烧室、化工反应器等高温腐蚀环境。

不锈钢(310S):高铬镍奥氏体不锈钢,用于高温炉构件、热交换器管道等需耐氧化和硫化腐蚀的场景。

陶瓷基复合材料(SiC/SiC):以碳化硅纤维增强碳化硅基体的复合材料,适用于航空发动机热端部件、核反应堆内构件等极端高温腐蚀环境。

高温涂层(热障涂层):以氧化钇稳定氧化锆(YSZ)为主的涂层,用于航空发动机涡轮叶片隔热,需耐高温燃气腐蚀。

工业炉内构件(炉管、托盘):钢铁冶炼、玻璃制造等领域的高温设备部件,长期接触燃烧烟气(含O₂、SO₂、HCl等)。

航空发动机部件(涡轮叶片):在高温(1000-1500℃)、高压燃气环境中工作,需耐燃气腐蚀与热疲劳。

石油化工设备(换热器管):用于炼油、化工生产中的高温介质(如含硫原油、酸性气体)换热,需耐硫化物应力腐蚀。

垃圾焚烧炉部件(炉墙砖):接触高温烟气(含HCl、Cl₂、SO₂)及飞灰,需耐氯盐高温腐蚀。

核电设备(控制棒包壳管):在核反应堆高温高压水环境中工作,需耐辐照与腐蚀协同作用。

玻璃制造设备(熔融玻璃接触部件):接触1400-1600℃熔融玻璃(含B₂O₃、Na₂O等),需耐玻璃液腐蚀与冲刷。

检测标准

ASTMG31-72(2021)《JianCeGuideforLaboratoryTestingofMetalsforResistancetoAtmosphericCorrosion》:规定金属材料在实验室可控气氛中进行高温腐蚀试验的方法,适用于重量法腐蚀速率测定。

ISO17225:2016《Solidmineralfuels—Determinationofthecorrosionbehaviouroffuelsonmetals》:针对固体燃料(如煤、生物质)燃烧产物对金属材料的腐蚀评估,涵盖高温腐蚀环境模拟。

GB/T16545-2015《金属和合金的腐蚀金属腐蚀速率的测量方法》:规定金属腐蚀速率的多种测试方法,包括重量法、电化学法等,适用于高温腐蚀环境。

ASTMA262-15《JianCePracticesforDetectingSusceptibilitytoIntergranularAttackinAusteniticStainlessSteels》:针对奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的检测方法,包括硝酸法和硫酸-硫酸铜法。

GB/T21433-2008《不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验》:规定不锈钢制压力容器晶间腐蚀试验的具体要求和方法,适用于高温含硫环境下的设备检测。

ASTME3-11(2021)《JianCeGuideforPreparationofMetallographicSpecimens》:规范金相试样的制备流程,包括取样、镶嵌、磨抛等步骤,为高温腐蚀后的微观分析提供基础。

ISO2107:2014《Metallicmaterials—Tensiletesting—Methodoftestatroomtemperature》:规定金属材料室温拉伸试验方法,结合高温腐蚀试验可评估应力腐蚀敏感性。

GB/T4334-2020《金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法》:细化不锈钢晶间腐蚀试验的试验溶液、条件及结果评定,适用于高温含氯/硫环境下的设备检测。

ASTMD2344-00(2016)《JianCeTestMethodforShort-BeamShearStrengthofPolymerMatrixCompositeMaterialsandTheirLaminates》:虽针对聚合物基复合材料,但可用于评估高温腐蚀环境下复合材料的界面结合性能。

GB/T15970-2018《金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第1部分:试验方法总则》:规定金属材料应力腐蚀试验的通用原则,包括试验溶液、加载方式及结果评价,适用于高温高压腐蚀环境。

检测仪器

热重分析仪(TGA):通过精确测量试样质量随温度或时间的变化,分析高温腐蚀过程中的质量变化(如氧化增重、硫化失重)。具体功能为在200-1200℃范围内,以1-20℃/min升温速率,实时监测腐蚀失重/增重速率,精度±0.1mg。

扫描电子显微镜(SEM):利用电子束扫描试样表面,产生二次电子信号成像,观察高温腐蚀后的微观形貌(如腐蚀坑、氧化膜裂纹)。具体功能为分辨率≤1nm,放大倍数50-100000倍,加速电压5-30kV,支持腐蚀产物的形貌分析。

能谱仪(EDS):与扫描电镜联用,通过检测特征X射线能量,对腐蚀区域的元素组成进行定性与定量分析。具体功能为元素检测范围B-U,能量分辨率≤129eV,定量精度±1%(主要元素),用于腐蚀产物成分迁移研究。

X射线荧光光谱仪(XRF):利用X射线激发试样发射特征荧光X射线,测定腐蚀层厚度及元素组成。具体功能为可测厚度0.1μm-5mm,元素检测范围Na-U,厚度测量精度±5%,适用于腐蚀膜层的快速表征。

高温高压腐蚀试验机:可模拟高温(200-1200℃)、高压(1-10MPa)腐蚀环境,用于测试材料在复杂气氛(如含H₂S、Cl₂)中的耐蚀性能。具体功能为容积5-50L,温度控制精度±1℃,压力控制精度±0.1MPa,支持长时间腐蚀试验。

金相显微镜:通过光学系统放大试样磨抛后的截面,观察高温腐蚀层与基体的界面结合状态及微观组织变化。具体功能为放大倍数50-1000倍,分辨率≤0.2μm,支持腐蚀层厚度测量及组织分析。

慢应变速率试验机(SSRT):以极低应变速率(1×10⁻⁶-1×10⁻³s⁻¹)对试样施加拉应力,在腐蚀介质中测试材料的应力腐蚀开裂敏感性。具体功能为最大载荷50kN,应变速率控制精度±1%,支持断裂时间与延伸率测定。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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