铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试是针对铁素体不锈钢在高温氧化环境及腐蚀介质中的性能评估手段。该测试通过模拟材料在极端工况下的氧化、腐蚀行为，验证其抗高温氧化能力、化学稳定性及微观结构变化，为能源、化工、航空航天等领域选材提供数据支持。测试结合高温加速氧化实验、电化学分析、微观表征等技术，依据ASTM、ISO等国际标准，量化材料的耐蚀等级，确保其在高温高压、含硫/氯等腐蚀性环境中的长期服役可靠性。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试目的

1、评估材料在高温（600-1200℃）氧化环境中的抗氧化失效阈值，预测其服役寿命。

2、检测Cr、Al等合金元素形成的保护性氧化膜（如Cr₂O₃、Al₂O₃）的致密性和自修复能力。

3、分析腐蚀介质（如H₂S、CO₂、Cl⁻）对材料表面钝化膜的破坏机理。

4、验证热处理工艺对铁素体钢晶界碳化物析出的抑制作用，防止晶间腐蚀。

5、为超临界电站锅炉、石化裂解装置等高温设备选材提供合规性依据。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试方法

1、高温氧化增重法：在管式炉中通入干燥空气/O₂，测量单位时间单位面积的质量变化率。

2、盐雾腐蚀试验：按ASTM B117进行中性盐雾（NSS）或循环腐蚀（CCT）测试，模拟海洋大气环境。

3、电化学阻抗谱（EIS）：通过Nyquist图分析钝化膜电阻与电荷转移电阻变化。

4、极化曲线法：测定自腐蚀电位、点蚀击穿电位等关键参数。

5、SEM/EDS联用：观察氧化层截面形貌及元素扩散梯度。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试分类

1、氧化动力学测试：基于抛物线/线性氧化规律划分抗氧化等级。

2、局部腐蚀评价：包括点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）专项测试。

3、循环氧化试验：通过交替升降温模拟热震条件下的氧化膜剥落行为。

4、混合气氛腐蚀：在O₂-H₂O-H₂S多组分气体中评估协同腐蚀效应。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试技术

1、热重分析（TGA）：实时监测高温氧化过程中的质量变化曲线。

2、X射线衍射（XRD）：鉴别氧化产物相组成（如FeCr₂O₄尖晶石结构）。

3、激光共聚焦显微镜：三维重建氧化层裂纹扩展路径。

4、辉光放电光谱（GDOES）：测定合金元素在氧化层中的深度分布。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试步骤

1、试样制备：按GB/T 2975加工成20×10×3mm标准样，表面抛光至Ra≤0.8μm。

2、预处理：丙酮超声清洗→乙醇脱水→干燥器保存。

3、高温氧化：在设定温度（如900℃）下恒温100h，每隔24h称重。

4、腐蚀介质暴露：将氧化后试样浸入3.5% NaCl溶液，进行72h盐雾试验。

5、后处理：截面镶嵌→研磨→蚀刻（10%草酸电解）→微观分析。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试所需设备

1、高温马弗炉：最高温度1300℃，控温精度±2℃。

2、电化学工作站：配备三电极体系（工作电极、参比电极、辅助电极）。

3、盐雾试验箱：满足NSS、CASS等多种测试模式。

4、场发射扫描电镜（FE-SEM）：搭配能谱仪实现微区成分分析。

5、X射线光电子能谱（XPS）：分析氧化膜表面化学态变化。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试参考标准

1、ASTM G54-92：高温氧化试验的试样制备与测试规程。

2、ISO 21608:2012：高温合金在含碳/硫气氛中的腐蚀评价方法。

3、GB/T 13303-91：钢的抗氧化性能测定方法。

4、ASTM A262：不锈钢晶间腐蚀敏感性检测标准。

5、ISO 17081:2014：电化学氢渗透测量方法。

6、ASTM G61-86：循环极化法测定点蚀敏感性。

7、NACE TM0177：H₂S环境中金属抗SCC试验方法。

8、JIS G0575：不锈钢的硫酸-硫酸铜腐蚀试验。

9、ASTM G31-72：实验室浸渍腐蚀试验标准。

10、ISO 11845:2020：腐蚀试验的一般原则。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试注意事项

1、需在试样边缘涂覆抗氧化涂层，避免边缘效应导致数据偏差。

2、高温试验后冷却速率应≤5℃/min，防止氧化膜热应力开裂。

3、电化学测试前需在溶液中静置30min以上，确保开路电位稳定。

4、含Cl⁻介质测试需使用去离子水配制，避免杂质离子干扰。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试合规判定

1、氧化增重率≤0.1g/(m²·h)（按ASTM G54 Class 1级要求）。

2、点蚀电位Epit≥+200mV（vs.SCE）表明钝化膜稳定性合格。

3、金相检测无连续晶界碳化物析出（通过ASTM A262 Practice E考核）。

4、氧化层厚度≤5μm且无分层剥落（SEM截面分析判定）。

铁素体高温抗氧化钢耐腐蚀性测试应用场景

1、火力发电厂：锅炉过热器管材在650℃/25MPa蒸汽中的抗水蒸气氧化。

2、炼油装置：加氢反应器在H₂S分压3MPa、温度450℃下的抗硫腐蚀。

3、核电站：乏燃料储罐在含硼高温水中的应力腐蚀防护。

4、汽车排气系统：消声器在800℃尾气中的抗热循环氧化。