ICS 77. 060 YS H 25 中华人民共和国有色金属行业标准 YS/T 1308—2019 锆、铪及其合金蒸气（水）腐蚀试验方法 Method for corrosion testing of zirconium, hafnium and their alloys in steam or in water 2019-08-02发布 2020-01-01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T1308—2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243)提出并归口。 本标准起草单位：西部新锆核材料科技有限公司、西北有色金属研究院、中国核动力研究设计院、中 核建中核燃料元件有限公司、有色金属技术经济研究院 本标准主要起草人：周军、石明华、惠泊宁、张江峰、李帆、李佳、白新房、朱波、戴训、贺光江。 YS/T1308—2019 锆、铪及其合金蒸气（水）腐蚀试验方法 1范围 本标准规定了锆、铪及其合金蒸气（水)腐蚀试验方法。 本标准适用于锆、铪及其合金蒸气（水)腐蚀试验。 2术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 腐蚀控制标准样品 standardsampleforcorrosioncontrol 用于判定腐蚀试验有效性的已知腐蚀增重与允许差的锆、铪及其合金样品。 2. 2 酸洗etching 通过酸腐蚀的作用去除样品表面的过程。 2. 3 均温区uniformtemperaturezone 高压釜内温度梯度不超过某一限定数值的区域。 2. 4 400均匀蒸气腐蚀400℃uniformcorrosiontestinginsteam 温度为400℃，压力为10.3MPa，腐蚀介质为水蒸气的腐蚀试验。 2. 5 360℃均匀水腐蚀 360℃ uniformcorrosiontestinginwater 温度为360℃，压力为18.6MPa，腐蚀介质为水的腐蚀试验。 2. 6 335℃均匀水腐蚀 335℃ uniformcorrosiontestinginwater 温度为335℃，压力为13.7MPa，腐蚀介质为水的腐蚀试验。 3原理 将锆、铪及其合金样品经打磨、清洗、烘干并冷却、测量尺寸与称重后，置于高温、高压的水或水蒸气 环境下进行规定时间的腐蚀试验，试验完毕后通过计算样品的腐蚀增重及观察样品表面氧化膜形貌，评 价其耐腐蚀性能。 4试剂或材料 除非另有说明，在试验中仅使用确认为分析纯的试剂和实验室二级水。 1 YS/T1308—2019 4.1 氢氟酸（p=1.15g/mL）。 4.2硝酸（p=1.42g/mL）。 4.3硫酸（p=1.84g/mL）。 4.4丙酮。 4.5乙醇。 4.6纯锆与锆锡合金酸洗液：量取580mL水置于1000mL塑料广口瓶中，用塑料量筒依次缓慢加人 30mL氢氟酸（4.1）、390mL硝酸（4.2），混匀。 4.7锆锯与锆锡锯合金酸洗液：量取310mL水置于1000mL塑料广口瓶中，用塑料量筒依次缓慢加入 90mL氢氟酸（4.1）、300mL硝酸（4.2）、300mL硫酸（4.3），混匀。 4.8铪及其合金酸洗液：量取570mL水置于1000mL塑料广口瓶中，用塑料量筒依次缓慢加人40mL 氢氟酸（4.1）、390mL硝酸（4.2），混匀。 5仪器设备 5.1高压釜：工作温度最高可达500℃，工作压力最高可达20MPa，无搅拌静态。釜体材质为 1Cr18Ni9Ti或与之相当的不锈钢，或镍基合金。配套压力表、排气阀、安全阀、热电偶、温度控制装置、加 热炉。 5.2热电偶：精度I级。 5.3压力表：精度0.5级。 5.4电导率仪：精度2.0级。 5.5电子分析天平：锆及其合金称量精度0.0001g，铪及其合金称量精度0.00001g。 5.6千分尺：精度0.01mm。 5.7游标卡尺：精度0.02mm。 5.8样品挂具：镍基合金制成的挂具。 5.9 酸洗槽：材质为聚乙烯或聚丙烯等耐酸聚合物。 6样品 6.1取样 6.1.1锆及其合金管状样品：外径小于30mm的管材建议截取长度为30mm～80mm的管状样品，外径 不小于30mm的管材建议截取长度为6mm~10mm的管状样品。 6.1.2锆及其合金板材样品：建议截取厚度×（20×30)mm的板状样品。 6.1.3锆、铪及其合金棒状样品：建议截取长度为10mm~30mm的棒状样品。 6.2样品处理 6.2.1 样品打磨 将样品（6.1)表面打磨平整，禁止倒角等破坏样品几何形状的处理方式。 6.2.2样品标记 在样品（6.2.1)表面使用电刻笔或钢字头等进行标记，尽可能减轻对样品表面积的影响并确保标记 清晰可见。 2 YS/T1308—2019 6.2.3样品清洗 6.2.3.1样品除油 将样品（6.2.2)使用丙酮（4.4)或乙醇（4.5）超声波清洗干净，清洗后自来水冲洗5min以上。 6.2.3.2样品酸洗 当委托方技术要求时，需对样品进行酸洗。将样品（6.2.3.1)经除油后放置于样品架上，移人酸洗槽 中浸没酸洗，通过控制酸洗时间确保样品表面去除量为0.01mm~0.1mm。酸洗液累计酸洗样品表面积 上限为44000mm²/L，锆锯或锆锡锯合金单次酸洗样品表面积上限3000mm²/L。 纯锆与锆锡合金、铪及其合金酸洗温度10℃49℃，锆锯与锆锡锯合金酸洗温度49℃～60℃，使用 超声波清洗或手动振动方式控制酸洗，手动振动的频率2Hz，酸洗时间建议超声波方式20s～60s或手 动振动方式60s~140s。 酸洗后将样品立即转移至自来水中冲洗，水流速≥2L/min，冲洗时间≥5min。酸洗后的样品表面应 光亮、均匀，当样品表面酸洗不均匀时，应报废或重新打磨样品表面后再次酸洗 6.2.4样品漂洗 将样品（6.2.3）用水冲洗三次后浸没于水中，加热至沸腾，漂洗时间≥5min，漂洗后烘干，烘干温度 <90℃，冷却时间≥20min。样品不使用时贮存于干燥皿中。 6.3样品试验前称重 6.3.1检查样品（6.2.4)表面形貌有无折叠、裂纹、鼓泡、异物、酸斑等缺陷，淘汰有上述缺陷的样品。 6.3.2干燥冷却后的样品（6.3.1)进行称重，锆及其合金称重精确至0.0001g，铪及其合金称重精确至 0.00001g. 6.4样品尺寸测量 测量样品（6.3)的尺寸并计算表面积，完毕后用乙醇（4.5）浸泡清洗样品表面，并用水冲洗三次。 7试验步骤 7.1仪器准备 7.1.1试验前用水清洗高压釜内壁，确保没有污渍，如润滑剂、残留物、尘埃或污垢、不稳定氧化物或锈 蚀以及润滑脂膜等污染物残余。 7.1.2全新的或返修过的高压釜内壁、挂具等在试验前，需用丙酮（4.4)或乙醇（4.5)擦拭釜内油污，并 用水漂洗两次。然后按照400℃的蒸气或360℃水腐蚀条件进行24h空白试验，测量釜内残余水的电阻 率。当电阻率<0.1MQ2·cm，应重新清洗和预试验，以保证腐蚀试验结果的可靠性。 7.1.3新的高压釜在正式使用前，使用至少三个腐蚀控制标准样品（7.2），分别置于高压釜均温区的上 部、中部、下部，进行验证试验。 7.2腐蚀控制标准样品 7.2.1在获取腐蚀控制标准样品的腐蚀增重与允许差时，应独立进行腐蚀试验，不允许与其他样品等同 釜试验。 7.2.2选用各项性能合格且均匀稳定的锆、铪及其合金，从同一批次产品中选取样品，按照本标准第6 3 YS/T1308—2019 章内容经酸洗制备样品。 7.2.3至少选取36个样品（6.4)，装入3个不同的高压釜，每釜至少12个样品（6.4）。样品（6.4)应放 置在高压釜均温区的上、中、下部位，按照本标准的腐蚀方法进行试验并计算腐蚀增重。 据有效，以三倍的标准偏差（3）规定腐蚀控制标准样品腐蚀增重的允许差。 7.3腐蚀试验条件 7.3.1400℃均匀蒸气腐蚀试验条件 温度4003℃，压力10.3%MPa，锆腐蚀时间为72+h，或其他协商时间，规定条件下的试验时间可 不连续。 7.3.2360℃均匀水腐蚀试验条件 温度360=6℃，压力18.6i:4MPa，错腐蚀时间为72+h，铪腐蚀时间为672+°h，或其他协商时间，规 定条件下的试验时间可不连续。 7.3.3335℃均匀水腐蚀试验条件 温度335二℃，压力13.7=i:4MPa，铪腐蚀时间为504+h，或其他协商时间，规定条件下的试验时间可 不连续。 7.4试验过程 7.4.1装水 在干净的、完全漂洗过的高压釜内装入适量水。考虑排气除氧的需要，应额外装入不少于釜容积 10%的排气用水L1，总装水量为排气用水量L与实际需水量L。之和。 实际需水量以L。计，按式(1)计算： ....(1) 式中： P—目标压力，单位为兆帕(MPa)，数据修约至0.01MPa; V。一一釜容积，单位为升(L)，数据修约至0.01L； V,—样品总体积，单位为升(L)，数据修约至0.001L； T——目标温度，单位为开(K)，数据修约至1K； K一一常数，单位为兆帕每开（MPa/K），当目标温度335℃时，K=0.0929；当目标温度360℃时， K=0.1584；当目标温度400℃时，K=0.3433； b——常数，0.43250。 注：对于均温区与釜容积相差较大釜，式（1）仅具有一定的参考价值。 7.4.2样品试验 将称重与测量尺寸后的样品（6.4）放置于洁净的挂具上，放入高压釜的均温区内，样品应避免互相接 触，水腐蚀试验时样品应浸没于水中。在高压釜均温区上、中、下部位均放置腐蚀控制标准样品。置于高 压釜内的样品总面积与高压釜体积的比值≤0.1m²