GB／T 38231-2019标准规范下载简介

GB／T 38231-2019 金属和合金的腐蚀 金属材料在高温腐蚀条件下的热循环暴露氧化试验方法简介：

GB/T 38231-2019 是中国国家标准，全称为《金属和合金的腐蚀 金属材料在高温腐蚀条件下的热循环暴露氧化试验方法》。这个标准主要规定了金属材料在高温环境下，经历多次热循环后，其表面氧化膜的形成、生长、演变以及性能退化等过程的试验方法。

该标准适用于各种金属和合金材料，特别是那些在高温环境中服役的材料，如高温合金、不锈钢、耐热钢等。它通过模拟实际使用中的热循环条件，如加热、冷却、恒温等步骤，评估材料的高温耐腐蚀性能，帮助研发人员和工程师优化材料配方，改进材料的高温稳定性。

试验步骤主要包括：试样的制备、预处理、热循环暴露、氧化膜的观察和测量、性能评价等。通过分析氧化膜的厚度、结构、成分以及与基体的结合强度等参数，可以评估材料的抗氧化能力和热循环稳定性。

这个标准的实施，对于提升高温环境下金属材料的使用寿命，保障相关设备的安全运行具有重要意义，广泛应用于航空、航天、能源、化工、交通运输等领域。

GB／T 38231-2019 金属和合金的腐蚀 金属材料在高温腐蚀条件下的热循环暴露氧化试验方法部分内容预览：

下列术语和定义适用于本文件， 3.1 氧化皮scale 在试样表面因高温腐蚀产生的表面氧化膜和腐蚀产物。 3.2 附着氧化皮adherentscale 冷却后附着在试样表面的氧化皮。 3.3 剥落氧化皮spalledscale 从试样表面脱落的氧化皮

GB/T 382312019

4.1.1设备应包括能实现试样在冷热环境中可控和可重复地转换的装置。理想的加热装置应配备将 试样和外部空气隔离的试验单元（称为封闭型系统），除非计划的试验不可能实现该要求。适用时，应使 用湿度调节器确保供应的气体能够保持在特定的湿度，并采用湿度计进行监控。气体供应应由一个气 体流量计控制。设备还可包含加速冷却装置。基本设计的示例见图1和图2。

GB/T 382312019

JC∕T 60004-2019 玻璃窑用耐火材料使用规程图2封闭型设备的基本设计示意图（带有可移动炉子的装置）

4.1.2设计加热装置时应确保样品室和外部环境隔离。 4.1.3应确保通过试样的气流连续且在规定范围内。 4.1.4样品室不应使用在测试过程中与试验环境发生反应，以致改变试验环境成分的材料。 4.1.5若无法使用带有样品室的封闭试验系统，也允许在实验室大气环境中进行试验。应记录大气湿 度，实验室内应尽量保持温度恒定，且不受天气条件的影响。 4.1.6在试验前应在试验的暴露温度下检验加热炉，确定加热炉内均温区的尺寸。一般采用独立活动 热电偶的方法， 4.1.7温度调节装置应能够确保试样的温度保持在表1规定的允许偏差范围内。炉温可能因炉子的 移动发生变化或波动（当移动试样支架时较不显著）。采用的控制系统应确保能够迅速达到期望的炉内 温度，且不超出温度范围

表1试样温度的允许偏差

4.1.8用于温度控制的加热装置热电偶应满足如下要求：

1.8用于温度控制的加热装置热电偶应满足如下要求： a）热电偶的材料应完全能够满足测试温度下的使用要求； b）在加热装置的热电功率不变的前提下，推荐热电偶丝的直径尽可能小

5.1气体供应系统应能够向样品室以恒定速率稳定地提供测试用气体。 5.2应采用气体流量计监控气流量。流量计应放置在靠近样品室人口处的位置，但当使用湿度调节器 时，流量计应放置在加湿器上游。 5.3当使用湿度调节器时，湿度调节器应能够将湿度调整至期望的值。除非另有规定，应使用电导率 低于1μS/cm的去离子水。为防止冷凝，湿度调节器和样品室之间的空间内的温度应保持在露点 以上。 5.4当气体被加湿后，应测试水蒸汽含量，测试方法包括在样品室前用湿度计测量，或在排放的气体冷 凝后测试水的含量，或测量试验期间加湿器中水的消耗量等方法。 5.5在空气中测试时，推荐采用20g/kg的比湿度（即空气中水分的质量分数）。该比湿度即为在 25℃（露点）下相对湿度100%，能够很容易地通过25℃水浴时的鼓泡获得。若采用其他湿度，应经相 关各方的同意。 56在冷知阶段应避免试验气体生成游结相可通过关闭加湿器或切换成格性气实现

6.1试样形状应为板状、圆片或圆柱，表面积应不小于300mm，厚度应不小于1.5mm。若不能满足 上述要求，试样的形状和尺寸应符合相关各方达成的协议要求。 6.2试样表面应机械抛光，确保去除切削加工影响层。试样表面最终抛光应使用颗粒平均直径约为 15um的磨料，可使用符合GB/T9258.3要求的P1200的磨料。若相关方要求采用其他表面抛光方 法，应规定表面抛光的条件。推荐试样表面抛光至Ra0.1Ra0.4。 6.3试样的尖边可能引起反常现象，在试样制备的最后阶段应轻微倒圆。 6.4试样表面不应有因标记、冲压、开槽引起的变形。试样的识别应完全基于试样在试验箱体内相对 位置的记录，不过允许有用于试样支架（见图5)的孔洞和/或基准标记。当为了支撑试样需要在试样上 打孔时，打孔应在最后抛光或涂覆涂层前进行，并且计算试样表面积时应考孔洞 6.5应采用异丙醇或乙醇超声波清洗试样，然后进行干燥。若试样可能大量吸附水等环境中的污染 物，推荐将清洗后的试样在称重和暴露试验前存储在干燥器中。 6.6在暴露试验前应在试样上至少3个位置测试试样尺寸，测量精度应为士0.02mm。 6.7在暴露前应对试样称重。每个试样应称重不少于两次，连续两次测量的差别应不大于0.05mg。 6.8推荐每次试验均采用两个试样

试样应按如下规则支撑： a）试样支撑材料应在试验温度下不发生反应。试样和支撑物之间的接触面积应尽可能小。 b) 试样支架应能够收集氧化皮，即使氧化皮在试验过程中或试验结束后的冷却过程中剥落， 当同时测试多个试样时，每个试样均应插人一个单独的试样支架，以确保能够收集氧化皮（包 括从每个试样上剥落的氧化皮在内）。 d) 试样支架应能够确保试样的主要表面不被遮挡并能与试验气氛接触。 合适的试样支架的例子和试样放置的基本布局见图3图5。 f) 当可能出现试验环境下反应物耗尽的情况时，可通过在试样支架侧面的下部区域开孔或槽的 方式改善。 g 当仅需要不含氧化皮的试验质量变化数据时，允许将多个试样放入同一个试样支架

试样支架和试样放置的基本布局 一管式设计

图4试样支架和试样放置的基本布局

式样支架和试样放置的基本布局圆形

5试样支架和试样放置的基本布局一棒支撑

详支架和试样放置的基本布局棒支撑型设讯

GB/T 382312019

7.2.1气流量应足够高，确保不会发生严重的反应物耗尽现象。同时，气流速度应足够慢，以确保气体 混合物得到预热，在有些情况下还应确保气体混合物达到平衡。气流量应足够大，以确保试验用气体能 够在1h内完全替换样品室内气体三次以上。 7.2.2在封闭型试验系统中采用空气试验时，湿度应按第5章的要求控制。 7.2.3在开放试验系统的大气环境中试验时，应注意实验室的湿度会根据实验室所在地理位置和天气 条件有很大不同。这些变化可能在很大程度上影响试验结果。在该试验条件下，应记录试验时实验室 的大气湿度， 7.2.4在其他环境下测试时，应规定并测量湿度

7.3.1一个热循环周期包括加热时间、保温时间、冷却时间和冷却保持时间。保持温度Tdwell=1000℃的 例子见图6

加热保持时间为1000C的热循环周期的示

一个热循环周期的4个阶段的含义如下： 加热时间：试样开始入炉加热至开始保持的时间； b 保温时间：实际温度超过预期加热保持温度Tdwell（以开尔文为单位计量）的97%，至从加热炉 中取出试样的时间； 注：对抛物线和实际温度循环的大量数学计算和比较显示只有温度接近加热保持温度的时间段对试样的氧 化有影响。 c）冷却时间：试样停止加热（例如，从加热炉中取出试样）至试样实际温度降至50℃以下的时间； d）冷却保持时间：实际温度低于50℃至试样被重新加热的时间

7.4热循环类型和保持时间

工业应用中有两天类典型的热循环类型： a）长时热循环：用于模拟实际应用的大规模工业设备的服役情况，如发电厂、废品焚烧或化工行 业。在上述应用情况，金属零部件被设计成有非常长的服役期，例如一般超过100000h。计 划的工厂停工（如日常维护），或异常情况导致的意外停工，都会发生材料的热循环。因此，与 零件长的服役时间相对应，不同热循环周期的时间间隔相对较长，循环周期数相对较小，一般 大约50次。 b 短时热循环：典型应用情况包括如工业燃气涡轮、喷气发动机、汽车零件、热处理设备等。与长 时应用情况相比，这些设备开启和关闭的时间间隔一般短得多。同时，设计寿命和（或）需要彻 底大修/维修的时间（一般3000h～30000h)更短（取决于特定的实际应用情况），循环周期数 量更多。

7.4.2加热和冷却时间

加热和冷却速率会在很大程度上影响试 于试验设备的细节特征。控制因素包括系 充热质量、传输机制和有无强冷。推荐加热时间不超过30min，冷却时间不超过60min

7.4.3长时试验的标准试验参数

7.3定义的热循环周期用于长时热循环试验时，出于实际情况考虑，一个试验周期一般在24h内。 因此，试验时加热保持时间20h，冷却时间、冷却保持时间和加热时间共4h。7.3定义的加热和冷却时 间应写入试验报告。

7.4.4短时试验的标准试验参数

7.3定义的热循环周期用于短时热 冷却保持时间为15min。7.3 定义的加热和冷却时间应写人试验报告 可延长冷却保持时间，但应尽量短

《混凝土模板用木工字梁 GB/T31265-2014》7.4.5其他保持时间

方达成共识，允许采用不同于7.4.3和7.4.4规定自

7.5.1为使试样发生大量氧化，试验总时间应确保试样累计保温时间至少300h。然而，为确保试验结 果更加可靠，推荐累计保温时间延长至不少于1000h。 7.5.2图7显示了3种不同类型的氧化行为及其最短试验总时间。一般当对材料不再具有保护性行为 时终止试验

7.5.1为使试样发生大量氧化，试验总时间应确保试样累计保温时间至少300h。然而，为确保试验结 果更加可靠，推荐累计保温时间延长至不少于1000h。 7.5.2图7显示了3种不同类型的氧化行为及其最短试验总时间。一般当对材料不再具有保护性行为 时终止试验

图7热循环时不同类型的氧化行为

为定义氧化动力学，需要确定试样质量的变化。推荐每种材料采用备份试样。当处理试样时，建 镊子，不充许赤手触摸以免污染（油脂、盐）。使用手套时应非常小心GB∕T 51409-2020 数据中心综合监控系统工程技术标准，因为手套上的分离物造成 杂可能导致质量测定的错误。若重复测试不一致，应记录称重环境的温度和湿度。

8.2.1新使用的试样支架应在空气中烘干，以去除生产过程中带来的挥发性化学物。推荐在1000℃ 烘干至少24h。若已使用过的试样可能发生吸水现象，应在远高于1000℃的条件下干燥。 8.2.2应在暴露前测量试样质量［（m（t。）），见图8]。每个试样应至少分别测试两次，精确度应不低于 0.02mg。各次测量结果之间的最大差值应不超过土0.05mg。 8.2.3应在暴露前测量试样支架的质量L（ms（t。）），见图8」。每个试样支架应至少分别测试两次。当 试样支架质量低于20g时，精确度应不低于0.02mg，各次测量结果之间的最大差值应不超过0.05mg。 当试样支架质量不小于20g时，精确度应不低于0.1mg，各次测量结果之间的最大差值应不超过 可量试样支架的质量