تست Practice E-ASTM A262 برای متریال های استنلس استیل

پرسش :  دامنه کاربرد و تشریح تست Practice E-ASTM A262 برای متریال های استنلس استیل

استاندارد  ASTM  A262  استانداردی برای تشخیص میزان حساسیت متریال های ضد زنگ استنلس استیل آستینی به حمله بین دانه ای می باشد.که در آن چندین شیوه استاندارد  (Practice A,B,C,E,F)  برای آزمایش بیان شده است که تفاوت این شیوه ها عمدتاً در نوع محلولی است که نمونه در آن تست میشود که ما در این مقاله به  Practice E  با محلول تست  “مس – سولفات مس- اسید سولفوریک”می پردازیم.

این تستPractice E) ) دستورالعمل انجام تعیین حمله بین دانه ای متریال های استنلس استیل آستنیتی در محلول  copper- copper sulfate – ۱۶% sulfuric acid  را بیان می کند و حضور یا عدم حضور خوردگی بین دانه ای در این تست لزوماً معیاری برای میزان عملکرد متریال در دیگر محیط های خورنده نمی باشد . هم چنین این تست مبنایی برای پیش بینی مقاومت به اشکال دیگر از خوردگی (مانند خوردگی های جنرال ، stress –corrosion cracking , pitting,… ) نمی باشد.

تست در محلول یاد شده استعداد حمله بین دانه ای مرتبط با بارش کاربید های غنی کروم را نشان می دهد ولی معیاری برای تشخیص میزان حساسیت در فاز سیگما (فاز بین فلزی کروم /مولیبدن غنی ایجاد شده در سیستم های Fe-Cr-Mo  در اثر آهسته خنک شدن فلزاتی مانند AI SI 316  )نمی باشد .این تست همچنین ممکن است برای ارزِیابی اثر بخشی ثبات المان های اضافی ( Ti,Cb، غیره ) وکاهش درصد کربن برای کمک به مقاومت در برابر حمله بین دانه ای استفاده شود . همه محصولات آهنگری شده و متریال های جوش استنلس آستینی را می توان با این تست ارزیابی کرد .

قبل از انجام تست در مرحله مد نظر ، بعضی از گرید های استنلس استیل ( بر اساس جدول زیر ) ممکن است یک تست غربالگری سریع ( مطابق با ASTM A262 /Practice A /Section 3 through 7 که در آنجا شیوه فراهم کردن نمونه هایetching  و دسته بندی ساختار آنها توضیح داده شده است ) شوند. همچنین در جدول زیر استفاده از ارزیابی های ساختار etch در ارتباط با محلول مد نظر توضیح داده شده است.

تست خوردگی نمونه هایی که ساختار etch  مورد پذیرش در اسید اکسالیک تست etch (مطابق Practice A ) دارند اساساً فاقد حمله بین دانه ای در محلول (مس- سولفات مس- ۱۶% اسیدسولفوریک) خواهند بود.بنابر این چنین نمونه هایی بدون تست در محلول ذکر شده (مس- سولفات مس- ۱۶% اسیدسولفوریک) برای Practice E نیز مورد پذیرش می باشد . و تمام نمونه هایی که در جدول بالا ، ساختار etch  غیر قابل پذیرش را دارند باید در محلول (مس- سولفات مس- ۱۶% اسیدسولفوریک) تست شوند.

چکیده روش تست practice E :

در اصلی ترین روش یک نمونه از استنلس استیل آستینتی درظرف یا شات مس جای داده می شود و به مدت ۱۵ ساعت در معرض محلول اسید سولفات مس در حال جوش قرار می گیرد و بعد از در معرض محلول جوشیده شده در مدت مذکور، نمونه خمیده می شود. ترک خوردگی بین دانه ای شاهدی دال بر میزان حساسیت متریال است.

همچنین روش های دیگری (مانند Method A of Standard ISO 3651-2 ) با توجه به شرایط بند ۲۴-۲  از استاندارد ASTM A262  نیز به عنوان جایگزین روش مذکور وجود دارد.

دستگاه های مورد نیاز برای انجام تست:

A 1-L glass Erlenmeyer Flash with aground 45/50 glass joint and four-bulb (minimum) Allihn condenser with 45/50 ground glass joint

(مانند شکل و همچنین به بندهای  ۱۰٫۱٫۲, ۱۰٫۱٫۱ از استاندارد ASTM A262 مواجه شود.)

۲-ساپورت نمونه : برای این کار یک محفظه شیشه ای باز که قادر به نگه داشتن نمونه و شات یا ظرف مس در ارلن می باشد، توصیه می شود.

۳- منبع گرما : هر گونه منبع ورقه ای داغ که از طریق گاز یا الکتریکی تامین می شود می تواند برای گرم کردن محلول و نگه داشتن آن در حال جوش در تمام زمان تست، استفاده شود.

محلول تست سولفات مس اسیدی :

صد گرم سولفات مس (CuSO4 .5H2O  )حل شده در هفتصد میلی لیتر آب مقطر، اضافه کردن ۱۰۰ میلی لیتر اسید سولفوریک  (H2SO4 , cp, sp gr 1.84) و رقیق کردن محلول با هزار میلی لیتر آب مقطر.

همچنین برای افزودن مس اضافی در صورت نیاز ، نکاتی وجود دارد که از بند ۲۷ از استاندارد ASTM  A262  به آن اشاره شده است.

آماده سازی نمونه :

اندازه نمونه ارائه شده برای آزمون ،به صورت کلی مورد توافق بین خریدار و فروشنده می باشد . دستگاهایی که با آن تست انجام می شود سایز و فرم نمونه را مشخص می کند.پیکر بندی نمونه باید اجازه ورود و خروج نمونه از طریق گلوگاه ظرف آزمون را داشته باشد .

جدول زیر به عنوان یک راهنما جهت تعیین اندازه نمونه قابل قبول ممکن است استفاده شود.همچنین محدودیت در اندازه نمونه برای قرار دادن درون دستگاه نیز ممکن است وجود داشته باشد.

برای نمونه های بدست آمده توسط برش،باید لبه های برش قبل از تست ماشین کاری یا سنگ زنی شوند.باید دقت شود که در حین سنگ زنی از گرم شدن زیاد یا سوختن نمونه اجتناب شود.یک نمونه مربعی مطلوب است.

هر گونه جرم یا پوسته از روی سطح نمونه باید به صورت مکانیکی یا شیمیایی حذف گردد.تمیز کاری سطح باید با یک ساینده(۱۲۰-grit iron free aluminum oxide) انجام شود.هر نمونه باید با استفاده از یک محلول پاکسازی مانند استون،الکل و غیره یا یک بخار روغن زدا،قبل از انجام آزمون روغن زدایی شود.

زمانی که نمونه فوق العاده کم کربن و گرید تثبیت شده است بعد از عملیات حرارتی به حالت موازنه در آوردن و تثبیت سازی در محدوده دمایی۶۷۵_۶۵۰˚ϲ (که متداول ترین عملیات تثبیت سازی استفاده شده به مدت یک ساعت در دمای ۶۷۵˚ϲ   است) ، باید دقت کرد که   از  carburizing   و نیتریدی شدن نمونه اجتناب شود. عملیات حرارتی بهتر است که در هوا یا نمک خنثی انجام شود.

شرایط آزمون:

حجم محلول تست سولفات مس اسیدی استفاده شده باید به اندازه کافی باشد  تا نمونه در آن غوطه ور شود و حداقل مقدار ۸ml/cm^2  از سطح نمونه را در بر بگیرد. عمدتا̋ سه نمونه در یک ظرف یکسان می توانند تست شوند. ایده ال است که همه نمونه ها در یک  ارلن با شرایط یکسان تست شوند. اما این مورد کاملا̋ ضروری نیست. نسبت ضریب حجم محلول به سطح نمونه باید حفظ شود.نمونه ها باید در شرایط محیطی محلول غوطه ور شوند و پس از ان به جوش آورده شده و در طول دوره آزمون در حالت جوش نگه داشته شود. شروع زمان بندی دوره تست وقتی است که محلول به نقطه جوش خود رسیده باشد.زمان آزمون باید حداقل پانزده ساعت باشد.

مگر اینکه خریدار و تولید کننده روی زمان بیش تری به توافق رسیده باشند.زمان تست باید در گزارش آزمون قید شود. محلول تست تازه نیازی نیست اگر که از اجرای آزمون ۴۸ یا حتی ۷۲ ساعت سپری شده باشد.( اگر هر مس چسبنده بر روی نمونه باقی مانده باشد، آن را با یک غوطه وری کوتاه در اسیدنیتریک غلیظ در دمای اتاق، ممکن است بتوان از بین برد).

تست خمش:

نمونه آزمون باید به اندازه ۱۸۰° و بیش از یک قطر معادل با ضخامت نمونه خم شود (مانند شکل زیر)

در هیچ موردی نمونه ها نباید بیش از کوچکترین شعاع یا از طریق بزرگترین زاویه تعریفی خم شوند. درمتریال هایی که انعطاف پذیری کمی دارند ممکن است خم º۱۸۰ غیر عملی باشد. بنابراین باید حداکثر زاویه خمش بدون ایجاد ترک در این قبیل متریال ها به وسیله خم کردن یک نمونه مشابه با همان نمونه ابعاد اصلی که نمی خواهد تست شود، تعیین شود.

نمونه ها به طور کلی با نگه داشتن یک سردر گیره و شروع خمش با یک چکش از سر دیگر و پایین آوردن هر دو سر همراه با هم در گیره خم می شوند.

نمونه های سنگین تر ممکن است به یک فیکسچر طراحی شده مناسب نیاز داشته باشند. همچنین ممکن است از یک پرس هیدرولیکی یا پنوماتیکی برای خم کردن استفاده شود. محصولات ساخته شده از لوله باید بر اساس تست flattening (روش و تعاریف آزمون مطابق استاندارد ASTM A370) باید مسطح شوند.

وقتی توافق بین خریدار و تولیدکننده صورت گرفت موارد زیر برای ورق های استنلس استیل آستنیتی با ضخامت (۴٫۷۶)میلی متر و بالاتر رعایت شود:

• فراهم کردن نمونه براساس جدول ۶٫
• شعاع خمش نمونه باید دو برابر ضخامت نمونه و محور خمش باید عمود بر جهت نورد باشد.
• جوش متریال های ( (۴٫۷۶میلی متر و ضخیم تر باید شعاع خم بالاتری داشته باشند و در محل اتصال جوش به متریال پایه باید تقریبا̋ در خط مرکز خمش قرار بگیرد.
• وجه رویی، ریشه یا کناره های خمش ممکن است مورد تست قرار بگیرد و نوع تست خمش باید بین خریدار و تولید کننده مورد توافق قرار بگیرد.شعاع خمش نباید کمتر از شعاع مورد نیاز برای تست مکانیکی در تعاریف متریال های مناسب (برای فلز پایه) یا در استاندارد     ASME code Section IV (برای جوش ها)  باشد.

ارزیابی:

۱- نمونه خم شده پس از تست با بزرگنمایی (۵  تا ۲۰ برابر) باید تقریبا̋ مطابق و متمایل به شکل زیر باشد تا مورد تایید و پذیرش قرار بگیرد.

۲- ظاهر شکاف یا ترک خوردگی در بزرگنمایی (۵ تا ۲۰  برابر ) مطابق با شکل زیر، نشان دهنده وجود حمله بین دانه ای است و نمونه مورد پذیرش و تایید نخواهد بود.

۴- وقتی که ارزیابی ها سوال برانگیز است ( مطابق شکل زیر)، وجود یا عدم وجود حمل بین دانه ای باید توسط آزمون متالوگرافی از شعاع های بیرونی یک بخش طولی از نمونه خم شده با بزرگنمایی ( ۱۰۰ تا ۲۵۰ برابر ) مشخص شود.

نویسنده: جناب آقای دکتر صادقی