材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)傾向由其熱力(li)(li)學(xue)穩定性(xing)決(jue)定,熱力(li)(li)學(xue)上(shang)不穩定的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)具(ju)有(you)腐(fu)蝕(shi)自發性(xing)。然(ran)而(er),造(zao)成的(de)(de)(de)破(po)壞狀況和(he)程(cheng)度(du)大(da)小則取決(jue)于(yu)腐(fu)蝕(shi)動力(li)(li)學(xue)。定量評定材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)腐(fu)蝕(shi)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)大(da)小需要科學(xue)的(de)(de)(de)方法。腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)類(lei)型不同,所采用的(de)(de)(de)評定方法也不同。

一、均勻腐蝕程度的評定方法

   對于全面腐蝕情況下的均(jun)勻腐蝕(shi),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

   質量法(fa)具有靈敏、有效、用(yong)途廣(guang)泛的(de)特點,是最(zui)基本的(de)定量評定方法(fa)之(zhi)一。通過腐蝕(shi)前后的(de)質量變(bian)化(增加或減(jian)少)來(lai)(lai)表(biao)示腐蝕(shi)的(de)平均速(su)率(lv)(lv)。若腐蝕(shi)產(chan)物(wu)全(quan)部牢固地附著于試樣,或雖(sui)然(ran)有脫(tuo)落但(dan)易(yi)于全(quan)部收集,則常用(yong)增重法(fa)來(lai)(lai)表(biao)示。反之(zhi),如果腐蝕(shi)產(chan)物(wu)完全(quan)脫(tuo)落或易(yi)于全(quan)部清除,則往往采用(yong)失重法(fa)。平均腐蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)(單位時間單位面積的(de)質量變(bian)化)的(de)計算公式為:

   式中(zhong),為腐(fu)蝕速率(lv),g/(m2?h); Aw 為試樣腐(fu)蝕前后質量的變化量, g;S 為試樣的表(biao)面積,m2;t為試樣腐(fu)蝕的時(shi)間,h。

   需(xu)要注意的(de)是,按式(1-1)計算(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率是假定(ding)整個(ge)試(shi)(shi)驗周期內腐(fu)(fu)蝕(shi)始終以(yi)恒定(ding)的(de)速度進行(xing),而實際中常常并非如此。當(dang)采(cai)用失(shi)重法時(shi),應按有關標準規定(ding)的(de)方法去除試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)的(de)殘余腐(fu)(fu)蝕(shi)產物。公式中的(de)S通常是利用試(shi)(shi)樣腐(fu)(fu)蝕(shi)前的(de)表(biao)面(mian)積。當(dang)試(shi)(shi)驗周期內腐(fu)(fu)蝕(shi)導(dao)致試(shi)(shi)樣的(de)表(biao)面(mian)積變化比(bi)較(jiao)明顯時(shi),將會影響(xiang)數據的(de)真實性。

 2. 深度法

   從工程(cheng)應用角度(du)上(shang)看,影(ying)響設備壽(shou)命和(he)安全的(de)(de)(de)重要指(zhi)標是(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)后(hou)構件的(de)(de)(de)有效截面尺寸。因此,用深(shen)度(du)法(fa)(fa)(fa)表(biao)示腐(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度(du)更有實際意義,特別是(shi)衡量(liang)不同密度(du)的(de)(de)(de)材料的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度(du),目前(qian)該方(fang)法(fa)(fa)(fa)已被納入(ru)有關標準(如我(wo)國(guo)國(guo)標GB10124—1988《金屬材料實驗室均(jun)勻(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)全浸試(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)(fa)》,美國(guo)材料試(shi)驗協(xie)會(hui)標準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過(guo)直接測量(liang)腐(fu)蝕(shi)(shi)前(qian)后(hou)或(huo)腐(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)某兩時(shi)刻的(de)(de)(de)試(shi)樣厚度(du),就可以(yi)得到(dao)深(shen)度(du)法(fa)(fa)(fa)表(biao)征(zheng)(zheng)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(失(shi)厚或(huo)增厚)。可選(xuan)擇具(ju)有足夠精度(du)的(de)(de)(de)工具(ju)和(he)儀器直接測量(liang)厚度(du)變化,也可以(yi)采用無損測厚的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa),如渦流法(fa)(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)(fa)、射線照相法(fa)(fa)(fa)和(he)電阻(zu)法(fa)(fa)(fa)等,破(po)壞法(fa)(fa)(fa)中(zhong)以(yi)金相剖面法(fa)(fa)(fa)最(zui)為(wei)實用。深(shen)度(du)法(fa)(fa)(fa)表(biao)征(zheng)(zheng)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)可以(yi)由質量(liang)法(fa)(fa)(fa)計算出(chu)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)換算得到(dao),換算公式為(wei):

   式(shi)中,分(fen)別為深度法(fa)和質量法(fa)表示的腐蝕速(su)率,單位分(fen)別為mm/a和g/(m2·h)。

   對(dui)于腐蝕減薄情況,p為腐蝕材料的(de)密(mi)度(du);對(dui)于增厚情況,p為腐蝕產物的(de)密(mi)度(du)。但(dan)實際中腐蝕產物密(mi)度(du)的(de)準確值難以(yi)確定,因(yin)而式(1-2)一般(ban)僅適用(yong)于減薄情況,p的(de)單(dan)位為g/cm2。深度(du)法和質量法表征的(de)腐蝕速率也可以(yi)用(yong)其他的(de)量綱單(dan)位。

   根據深度(du)法(fa)表征的腐(fu)蝕速率大小不(bu)同(tong)(tong),可以將材料的耐蝕性(xing)分(fen)為(wei)不(bu)同(tong)(tong)的等級,表1-2給出了 10 級標準分(fen)類法(fa)。該分(fen)類方法(fa)對有些工程應(ying)用背景而言顯得過細,因此還有低于(yu)10 級的其他(ta)分(fen)類法(fa)。但不(bu)管按幾級分(fen)類,其僅具有相對性(xing)和(he)參考性(xing),科學地評定腐(fu)蝕等級還必(bi)須考慮具體的應(ying)用背景。

 3. 電流密(mi)度表(biao)征法(fa)

   金屬的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐(fu)蝕是由陽極溶解(jie)導致的(de),因而(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐(fu)蝕的(de)速率可以(yi)用(yong)陽極反應的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流密度(du)來表征(zheng)。法拉第定律指(zhi)出(chu),當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流通(tong)(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液(ye)時,電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極上(shang)發生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學變化(hua)的(de)物質(zhi)的(de)量(liang)與通(tong)(tong)過的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)成(cheng)正比(bi),與電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極反應中轉移的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷數成(cheng)反比(bi)。設通(tong)(tong)過陽極的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流為I,通(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時間為t,則時間內通(tong)(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)為 It,相應溶解(jie)掉的(de)金屬的(de)質(zhi)量(liang) Am 為

   前面所介紹的腐(fu)蝕速率表征方(fang)法(fa)均適用于均勻(yun)腐(fu)蝕情(qing)況。而對于非(fei)均勻(yun)腐(fu)蝕,即(ji)使是(shi)全面腐(fu)蝕,上述方(fang)法(fa)也不適用,這時(shi)需要(yao)借(jie)助其他方(fang)法(fa)來評定腐(fu)蝕程度。

二、局部腐蝕(shi)程度的評定方(fang)法

   包括應力(li)作用(yong)下(xia)(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)在內的(de)(de)廣義局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點(dian)(dian)是材(cai)料(liao)的(de)(de)質量(liang)損失很小,但(dan)是,材(cai)料(liao)的(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可能(neng)(neng)會(hui)很嚴(yan)重。例如,點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可能(neng)(neng)造成容器穿孔,應力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會(hui)導致構件斷裂(lie),晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)選擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)雖然通常(chang)不會(hui)引起材(cai)料(liao)質量(liang)和(he)尺寸(cun)的(de)(de)明顯變化(hua),但(dan)卻會(hui)使材(cai)料(liao)的(de)(de)強度顯著下(xia)(xia)降。因此,評(ping)價(jia)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度不能(neng)(neng)簡單(dan)地采(cai)用(yong)前(qian)面介紹的(de)(de)適(shi)(shi)(shi)用(yong)于(yu)均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方法(fa),這時需(xu)要根據具(ju)體腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)類型(xing),以及對(dui)材(cai)料(liao)或(huo)(huo)結構安全可靠性(xing)的(de)(de)影響等(deng)來選擇適(shi)(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)評(ping)定(ding)方法(fa)。例如,對(dui)于(yu)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)評(ping)定(ding),可以采(cai)用(yong)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)密度、平均(jun)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)深(shen)度、最(zui)大點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)深(shen)度等(deng)指標(biao)進(jin)行綜合評(ping)價(jia)。斷裂(lie)壽命或(huo)(huo)斷裂(lie)時間法(fa)適(shi)(shi)(shi)用(yong)于(yu)應力(li)作用(yong)下(xia)(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),電(dian)阻率的(de)(de)改(gai)變適(shi)(shi)(shi)用(yong)于(yu)多數局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。測定(ding)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)前(qian)后試件力(li)學(xue)強度或(huo)(huo)斷裂(lie)延伸率的(de)(de)變化(hua),不僅(jin)適(shi)(shi)(shi)用(yong)于(yu)評(ping)定(ding)全面腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(均(jun)勻的(de)(de)或(huo)(huo)不均(jun)勻的(de)(de)),更有(you)利于(yu)評(ping)定(ding)各類局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。針(zhen)對(dui)不同類型(xing)的(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)還有(you)特定(ding)的(de)(de)評(ping)定(ding)方法(fa)。