材料的腐(fu)蝕(shi)(shi)傾(qing)向由其熱力(li)(li)學(xue)穩定(ding)性決(jue)(jue)定(ding),熱力(li)(li)學(xue)上不穩定(ding)的材料具有腐(fu)蝕(shi)(shi)自發(fa)性。然而,造成(cheng)的破壞狀(zhuang)況和程度大小則取決(jue)(jue)于腐(fu)蝕(shi)(shi)動力(li)(li)學(xue)。定(ding)量評定(ding)材料的耐蝕(shi)(shi)性和腐(fu)蝕(shi)(shi)程度的大小需要科(ke)學(xue)的方法。腐(fu)蝕(shi)(shi)的類型(xing)不同,所(suo)采用的評定(ding)方法也(ye)不同。

一、均勻腐蝕(shi)程度(du)的評定方法

   對于全面腐(fu)蝕情況下的均勻(yun)腐蝕,通常采用下面介紹的質量法、深度法和電流密度法來表征腐蝕的平均速率。

1. 質量法

   質(zhi)(zhi)量(liang)法(fa)具有靈(ling)敏、有效、用(yong)(yong)途(tu)廣泛的(de)(de)(de)(de)特點,是最基(ji)本的(de)(de)(de)(de)定(ding)量(liang)評定(ding)方法(fa)之(zhi)(zhi)一(yi)。通過腐(fu)蝕(shi)前后的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)變化(增(zeng)加(jia)或(huo)減少)來(lai)表示(shi)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)平均速率。若腐(fu)蝕(shi)產物全部牢(lao)固地附著于試樣,或(huo)雖然(ran)有脫(tuo)(tuo)落但(dan)易于全部收集(ji),則常(chang)用(yong)(yong)增(zeng)重法(fa)來(lai)表示(shi)。反之(zhi)(zhi),如果腐(fu)蝕(shi)產物完(wan)全脫(tuo)(tuo)落或(huo)易于全部清除,則往往采用(yong)(yong)失重法(fa)。平均腐(fu)蝕(shi)速率(單位時(shi)間單位面積的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)變化)的(de)(de)(de)(de)計算公式為:

   式中,為(wei)腐蝕(shi)(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試(shi)樣(yang)腐蝕(shi)(shi)前后質(zhi)量的(de)變化量, g;S 為(wei)試(shi)樣(yang)的(de)表(biao)面積,m2;t為(wei)試(shi)樣(yang)腐蝕(shi)(shi)的(de)時(shi)間(jian),h。

   需要注(zhu)意的(de)(de)是,按式(1-1)計算腐蝕速率(lv)是假定整個試驗周(zhou)期內腐蝕始終以恒(heng)定的(de)(de)速度進行,而實際(ji)中常常并非如此。當采用失重法(fa)時,應按有關標準(zhun)規(gui)定的(de)(de)方法(fa)去除試樣(yang)表(biao)面的(de)(de)殘余腐蝕產物(wu)。公式中的(de)(de)S通常是利用試樣(yang)腐蝕前的(de)(de)表(biao)面積。當試驗周(zhou)期內腐蝕導(dao)致試樣(yang)的(de)(de)表(biao)面積變化(hua)比較明顯時,將(jiang)會影響數據的(de)(de)真實性。

 2. 深度法

   從工(gong)程(cheng)(cheng)應用(yong)(yong)角度(du)(du)(du)上看,影響(xiang)設(she)備壽命和(he)(he)安全的(de)重要(yao)指標是腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)后(hou)構件的(de)有效(xiao)截面尺(chi)寸(cun)。因此,用(yong)(yong)深(shen)度(du)(du)(du)法(fa)(fa)表(biao)示腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)更有實(shi)(shi)際意義,特別是衡(heng)量(liang)不同密度(du)(du)(du)的(de)材(cai)料(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du),目前(qian)該方法(fa)(fa)已被納入有關標準(如(ru)我國(guo)國(guo)標GB10124—1988《金屬材(cai)料(liao)(liao)實(shi)(shi)驗室均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)全浸試驗方法(fa)(fa)》,美國(guo)材(cai)料(liao)(liao)試驗協會(hui)標準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過直接測量(liang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前(qian)后(hou)或(huo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程(cheng)(cheng)中(zhong)某(mou)兩時刻的(de)試樣厚度(du)(du)(du),就可以(yi)得(de)到深(shen)度(du)(du)(du)法(fa)(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)(失厚或(huo)增厚)。可選擇具(ju)有足夠精(jing)度(du)(du)(du)的(de)工(gong)具(ju)和(he)(he)儀器直接測量(liang)厚度(du)(du)(du)變化,也可以(yi)采用(yong)(yong)無損(sun)測厚的(de)方法(fa)(fa),如(ru)渦(wo)流法(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)、射線照相(xiang)法(fa)(fa)和(he)(he)電阻法(fa)(fa)等,破壞法(fa)(fa)中(zhong)以(yi)金相(xiang)剖面法(fa)(fa)最為實(shi)(shi)用(yong)(yong)。深(shen)度(du)(du)(du)法(fa)(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)可以(yi)由(you)質量(liang)法(fa)(fa)計算出的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)換算得(de)到,換算公(gong)式為:

   式(shi)中,分別為(wei)深度(du)法和質量法表示的腐(fu)蝕速率,單(dan)位分別為(wei)mm/a和g/(m2·h)。

   對(dui)于腐(fu)(fu)蝕減薄(bo)情(qing)況,p為腐(fu)(fu)蝕材料的(de)(de)密度;對(dui)于增厚情(qing)況,p為腐(fu)(fu)蝕產(chan)物的(de)(de)密度。但實際中(zhong)腐(fu)(fu)蝕產(chan)物密度的(de)(de)準確(que)值難以確(que)定,因而式(1-2)一般僅適用于減薄(bo)情(qing)況,p的(de)(de)單位為g/cm2。深度法和質量法表征的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速率也可以用其(qi)他的(de)(de)量綱單位。

   根(gen)據深度法(fa)表征的(de)(de)腐(fu)蝕速率大(da)小(xiao)不(bu)(bu)同,可以將材料的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)分(fen)為不(bu)(bu)同的(de)(de)等級,表1-2給(gei)出了(le) 10 級標(biao)準分(fen)類法(fa)。該分(fen)類方(fang)法(fa)對有些工(gong)程應用(yong)背景而(er)言顯得過(guo)細,因此(ci)還有低于10 級的(de)(de)其他分(fen)類法(fa)。但不(bu)(bu)管按幾級分(fen)類,其僅具有相對性(xing)(xing)和(he)參考性(xing)(xing),科學地評定腐(fu)蝕等級還必須考慮具體的(de)(de)應用(yong)背景。

 3. 電(dian)流密度表征法

   金屬(shu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)腐蝕(shi)是由陽(yang)(yang)極溶(rong)解導(dao)致的(de)(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)速率可以用陽(yang)(yang)極反應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流密度來表(biao)征。法拉第定律指出(chu),當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)溶(rong)液時(shi),電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極上發生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)變(bian)化的(de)(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)(de)量(liang)(liang)與(yu)通過的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)成正比(bi),與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極反應(ying)中轉(zhuan)移的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)數成反比(bi)。設通過陽(yang)(yang)極的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流為I,通電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)為t,則時(shi)間(jian)內通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)為 It,相應(ying)溶(rong)解掉的(de)(de)(de)金屬(shu)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang) Am 為

   前面(mian)所介紹的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率表征方法(fa)均適用于(yu)均勻腐蝕(shi)(shi)(shi)情況。而對于(yu)非均勻腐蝕(shi)(shi)(shi),即使是全面(mian)腐蝕(shi)(shi)(shi),上述方法(fa)也不適用,這時需要借助其他方法(fa)來評(ping)定腐蝕(shi)(shi)(shi)程度(du)。

二(er)、局(ju)部腐(fu)蝕程度的評(ping)定方法(fa)

   包括應力(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在內的(de)(de)(de)廣義局(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)特(te)點(dian)是材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)損失(shi)很小,但是,材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可能會(hui)很嚴(yan)重。例(li)如(ru),點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可能造成容器穿孔,應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)導致構件斷裂(lie),晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和選擇性腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)雖(sui)然通常(chang)不(bu)會(hui)引起材(cai)料(liao)質量(liang)(liang)和尺寸的(de)(de)(de)明顯變(bian)化,但卻會(hui)使材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)強度(du)顯著下(xia)降。因此,評(ping)(ping)(ping)價局(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)不(bu)能簡(jian)單(dan)地采用(yong)(yong)(yong)前面介紹的(de)(de)(de)適用(yong)(yong)(yong)于均勻(yun)(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)方法(fa),這時需要根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)類(lei)型(xing)(xing),以及對材(cai)料(liao)或(huo)結(jie)構安全(quan)可靠(kao)性的(de)(de)(de)影響等(deng)來(lai)選擇適用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)方法(fa)。例(li)如(ru),對于點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding),可以采用(yong)(yong)(yong)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)密度(du)、平均點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)、最(zui)大點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)等(deng)指標進(jin)行(xing)綜合評(ping)(ping)(ping)價。斷裂(lie)壽命或(huo)斷裂(lie)時間(jian)法(fa)適用(yong)(yong)(yong)于應力(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),電(dian)阻率的(de)(de)(de)改變(bian)適用(yong)(yong)(yong)于多(duo)數局(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。測定(ding)(ding)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件力(li)(li)學強度(du)或(huo)斷裂(lie)延伸率的(de)(de)(de)變(bian)化,不(bu)僅適用(yong)(yong)(yong)于評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)全(quan)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)或(huo)不(bu)均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)),更有(you)利于評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)各類(lei)局(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。針對不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)還(huan)有(you)特(te)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)方法(fa)。