金屬腐蝕可分為全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕主要包括晶間腐蝕縫隙(xi)腐蝕孔蝕應力(li)腐蝕開(kai)裂(lie),選擇性腐蝕等。不銹鋼和耐蝕合金雖然是以耐蝕為目的,但對于各種形式的腐蝕,不一定都具有優良的耐蝕性,不同材料對不同類型的腐蝕介質具有不同的耐蝕性。判斷材料耐蝕性的試驗方法,也按腐蝕的種類而有所不同,試驗的目的是比較準確測試材料對某種介質、某種腐蝕類型的耐蝕性。下面是常見幾種腐蝕試驗方法:


一、金屬的實驗室(shi)重量法腐蝕試驗


  它是(shi)(shi)(shi)根據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后試(shi)(shi)樣(yang)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)來(lai)測定金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率,并(bing)以(yi)此判(pan)斷(duan)材料的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)。試(shi)(shi)驗(yan)時,如果(guo)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)溶解(jie)于(yu)介質中(zhong),試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)減(jian)小,可以(yi)用失(shi)量(liang)(liang)法(fa)測量(liang)(liang);如果(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)組分(fen)(fen)已知,并(bing)且(qie)牢固地附著在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)上(shang),或者(zhe)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)(wu)完全能(neng)收集起來(lai),可以(yi)用增重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)測量(liang)(liang);如果(guo)當金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)溶解(jie)時,一(yi)部分(fen)(fen)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)(wu)脫(tuo)落,一(yi)部分(fen)(fen)溶解(jie)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)又沉積在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)試(shi)(shi)樣(yang)表面(mian)(mian)(mian)上(shang),那末,試(shi)(shi)樣(yang)可能(neng)是(shi)(shi)(shi)增重(zhong)(zhong)(zhong),也可能(neng)是(shi)(shi)(shi)失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)。然而(er)試(shi)(shi)樣(yang)既有明顯(xian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),而(er)增重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)與失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)相等,試(shi)(shi)樣(yang)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)完全不變的(de)(de)(de)(de)情況(kuang),在(zai)實際中(zhong)卻是(shi)(shi)(shi)極罕見(jian)的(de)(de)(de)(de)。失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)是(shi)(shi)(shi)常見(jian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)法(fa)中(zhong)最常用的(de)(de)(de)(de)方法(fa),但(dan)它只適應全面(mian)(mian)(mian)(均(jun)勻)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),對于(yu)有高度選擇性的(de)(de)(de)(de)局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)毫(hao)無(wu)意義。


  在實驗(yan)(yan)室(shi)進行腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)時,應盡量模擬(ni)有關(guan)的(de)(de)現場條(tiao)件,如果條(tiao)件允許的(de)(de)話,應采用現場腐(fu)蝕(shi)(shi)介質做試驗(yan)(yan),當(dang)然也(ye)可采用模擬(ni)生產的(de)(de)介質,加速腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)介質以及(ji)實驗(yan)(yan)室(shi)的(de)(de)介質等。不銹鋼5%硫酸腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)(yan)方法(GB4334.6--84),主(zhu)要適用測定含鉬奧氏體不銹鋼在沸(fei)騰5%硫酸溶液(ye)中的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)失重量,以試驗(yan)(yan)不銹鋼的(de)(de)耐均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)。


二、晶間腐(fu)蝕(shi)試驗方法


  晶間腐蝕(shi)試驗方法(fa)(fa)很多,這些試驗方法(fa)(fa)的(de)原(yuan)理(li)(li)和適(shi)用范圍各(ge)不(bu)(bu)相同(tong),不(bu)(bu)同(tong)的(de)試驗方法(fa)(fa)適(shi)用于不(bu)(bu)同(tong)的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、合(he)金及不(bu)(bu)同(tong)的(de)環境介(jie)質,因(yin)此,正確(que)地(di)(di)、合(he)理(li)(li)地(di)(di)選擇晶間腐蝕(shi)試驗方法(fa)(fa)極為重要。


  晶間(jian)(jian)腐蝕試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)大(da)(da)致可以(yi)分(fen)為化(hua)學試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)、電(dian)化(hua)學試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)及物(wu)理試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)三大(da)(da)類。化(hua)學試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)很(hen)多(見(jian)表(biao)2-1),比較成熟(shu),應用(yong)(yong)廣泛,其中一(yi)部分(fen)已(yi)列入國(guo)標(biao),常見(jian)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)酸-硫(liu)酸銅試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)和(he)沸騰(teng)硝(xiao)酸試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)以(yi)后重點將介紹。電(dian)化(hua)學試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)是正在發展中的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),尚未標(biao)準化(hua),它的(de)(de)(de)(de)最大(da)(da)優點是快速,不破(po)壞(huai)試(shi)(shi)樣(yang),世界(jie)上許多國(guo)家對(dui)這一(yi)方(fang)法(fa)(fa)進行了(le)廣泛的(de)(de)(de)(de)研究,有希望(wang)發展成為一(yi)類快速、非(fei)破(po)壞(huai)性(xing)的(de)(de)(de)(de)現(xian)場試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)。物(wu)理檢(jian)驗方(fang)法(fa)(fa)中是以(yi)金相法(fa)(fa)和(he)彎(wan)曲法(fa)(fa)應用(yong)(yong)最廣,特別是金相檢(jian)驗方(fang)法(fa)(fa)應用(yong)(yong)較為廣泛。利用(yong)(yong)金相或現(xian)代設備如電(dian)子顯(xian)微鏡和(he)電(dian)子顯(xian)微探針等獲得晶粒邊(bian)界(jie)附近的(de)(de)(de)(de)組織結構(gou)和(he)化(hua)學成分(fen)的(de)(de)(de)(de)變化(hua),判斷(duan)晶間(jian)(jian)腐蝕傾向(xiang)。


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三、孔蝕試驗方法


  孔(kong)蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法(fa),概括起來可以分為兩(liang)大(da)類:一(yi)類是(shi)化(hua)學浸(jin)(jin)泡法(fa),另(ling)一(yi)類是(shi)電(dian)化(hua)學測量(liang)法(fa)。化(hua)學浸(jin)(jin)泡法(fa)見表(biao)(biao)2-2,這些(xie)方(fang)法(fa)一(yi)直(zhi)為人(ren)們廣(guang)泛(fan)采用(yong),技術上也較成熟,目前國(guo)內(nei)及許多國(guo)家都有(you)這方(fang)面的(de)標準(zhun),國(guo)內(nei)也有(you)這方(fang)面的(de)標準(zhun),另(ling)外還有(you)一(yi)些(xie)試驗(yan)方(fang)法(fa)已經開展(zhan)(zhan)了(le)許多工作,并得到了(le)認可。化(hua)學浸(jin)(jin)泡方(fang)法(fa)是(shi)將(jiang)試樣浸(jin)(jin)泡在某些(xie)加(jia)速的(de)或天然(ran)的(de)腐(fu)蝕(shi)環(huan)境里,通過測量(liang)蝕(shi)孔(kong)的(de)重量(liang)損(sun)失(shi)、數目、深度(du)和大(da)小(xiao),測定金(jin)(jin)屬(shu)或合(he)金(jin)(jin)的(de)耐孔(kong)蝕(shi)性(xing)能,或者(zhe)通過測量(liang)臨界孔(kong)蝕(shi)溫(wen)度(du),蝕(shi)孔(kong)成核(he)所需的(de)最(zui)低離(li)子濃度(du),確定金(jin)(jin)屬(shu)和合(he)金(jin)(jin)的(de)孔(kong)蝕(shi)敏感性(xing)。采用(yong)這類方(fang)法(fa)測量(liang)的(de)最(zui)大(da)優點是(shi)陰陽(yang)極(ji)過程均(jun)在發生孔(kong)蝕(shi)的(de)試樣上進行,具有(you)較大(da)的(de)陰極(ji)面積,蝕(shi)孔(kong)不在表(biao)(biao)面上發展(zhan)(zhan),而是(shi)向試樣內(nei)部發展(zhan)(zhan),這與生產實際情(qing)況相(xiang)符。但是(shi),在天然(ran)條(tiao)件下進行測量(liang)時不方(fang)便、費時間。


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  最常用的化學浸泡法有:三氯化鐵試驗(GB4334.7-84),它是將按要求加工成的試樣放在6% FeCl3溶液中,在一定的溫度下(35℃或50℃)和一定的試驗時間(72h)內,測得試樣的失重、蝕孔數目及尺寸大小來評價材料的耐孔蝕性能;臨界孔蝕溫度試驗,它是利用材料在一定溫度范圍內,溫度升高,孔蝕電位變負,孔蝕也就容易產生這一原理,通過試驗,在一定的試驗溶液中,如10% FeCl3,找出試樣出現孔蝕現象的最低溫度,一般說來,臨界孔蝕溫度越低,耐孔蝕性越差;最低氯離子濃度試驗,它是利用陰離子濃度越高越易產生孔蝕,對具體的某種材料,只有當溶液中破壞鈍化膜的浸蝕性陰離子濃度達到某一臨界濃度時,孔蝕才會產生,因此產生孔蝕的最低氯離子濃度越小,材料對孔蝕越敏感。


  電化學測量法是通過測量金屬和合金的孔蝕特征電位(臨界孔蝕電位和孔蝕保護電位)來確定它們的孔蝕傾向性的,這一方法雖然具有電化學測量所特有的快速的優點,但與實際生產情況有所不同。臨界孔蝕電位Eb是指材料產生孔蝕,且蝕孔能持續發展的最低電位。保護電位Ep是指已發展的蝕孔重新鈍化的最高電位。當材料在給定的介質中自然腐蝕電位Eo的數值大于Eb時,材料就產生孔蝕,材料Eb越正,耐孔蝕性能越好。當Eo>Ep時,鈍化膜開始發生破裂,開始溶解,但只要Eo<Eb,(也就是Ep<Eo<Eb)時由于鈍化膜破壞和金屬溶解所生成的微小凹陷,不可能擴展成蝕孔,材料的Ep越正,鈍化膜越難破裂,耐孔蝕性越好。


四、應力腐(fu)蝕(shi)破(po)裂試(shi)驗


 根據(ju)加載(zai)方法(fa)(fa)(fa)的(de)不(bu)同(tong),可以分(fen)為恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)法(fa)(fa)(fa)、恒(heng)(heng)(heng)(heng)載(zai)荷法(fa)(fa)(fa)和恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)速率法(fa)(fa)(fa)。恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)法(fa)(fa)(fa)是(shi)(shi)通過某些機(ji)械(xie)手段,如手工 撬杠尋壓(ya)機(ji)等(deng)把一(yi)(yi)定(ding)(ding)尺寸的(de)試樣(yang)彎至(zhi)預定(ding)(ding)形態如U型、C型、彎梁型等(deng),然后固定(ding)(ding);恒(heng)(heng)(heng)(heng)載(zai)荷法(fa)(fa)(fa)是(shi)(shi)將(jiang)試樣(yang)一(yi)(yi)端(duan)固定(ding)(ding),另一(yi)(yi)端(duan)加上(shang)某一(yi)(yi)恒(heng)(heng)(heng)(heng)定(ding)(ding)的(de)靜載(zai)荷,使試樣(yang)產生(sheng)恒(heng)(heng)(heng)(heng)定(ding)(ding)應(ying)力(li);恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)速率法(fa)(fa)(fa)就(jiu)是(shi)(shi)根據(ju)不(bu)同(tong)材料/介質體系,在特(te)定(ding)(ding)的(de)應(ying)變(bian)速率數值,在一(yi)(yi)種(zhong)專門的(de)設備(bei)-恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)速率試驗機(ji)上(shang),緩慢(man)而勻速地拉伸試樣(yang)。在實(shi)際生(sheng)產中,由于(yu)冷(leng)熱加工常常會產生(sheng)殘(can)余(yu)應(ying)力(li),焊接(jie)殘(can)余(yu)應(ying)力(li)是(shi)(shi)最常見的(de)一(yi)(yi)種(zhong),因(yin)此,焊接(jie)件也可用來作為應(ying)力(li)腐蝕破裂試驗用試樣(yang)。


 根據試驗介質的不同,可以分為3.5% NaCl溶液交替沉浸法,沸騰MgCl2溶液法,連多硫酸法,高溫高壓試驗法等,見表2-3。


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