材料的腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向由(you)其熱(re)力(li)(li)(li)學穩定(ding)性決定(ding),熱(re)力(li)(li)(li)學上不(bu)穩定(ding)的材料具(ju)有腐(fu)蝕(shi)(shi)自發性。然而(er),造成的破壞狀況和程度大(da)小則取決于腐(fu)蝕(shi)(shi)動力(li)(li)(li)學。定(ding)量評定(ding)材料的耐蝕(shi)(shi)性和腐(fu)蝕(shi)(shi)程度的大(da)小需要科學的方法(fa)。腐(fu)蝕(shi)(shi)的類型不(bu)同,所采用的評定(ding)方法(fa)也(ye)不(bu)同。

一、均勻腐(fu)蝕(shi)程度的評定(ding)方法

   對于全面腐蝕情況下的均勻(yun)腐(fu)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

   質量(liang)(liang)法具有靈敏、有效(xiao)、用途廣泛的特點(dian),是最(zui)基(ji)本的定(ding)量(liang)(liang)評定(ding)方法之一。通(tong)過腐(fu)蝕(shi)(shi)前后的質量(liang)(liang)變(bian)化(hua)(增加或(huo)減少(shao))來(lai)表示腐(fu)蝕(shi)(shi)的平均速率(lv)(lv)。若腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物全部牢固(gu)地(di)附著(zhu)于試(shi)樣,或(huo)雖然有脫(tuo)落但易于全部收集,則常用增重(zhong)法來(lai)表示。反之,如果腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物完(wan)全脫(tuo)落或(huo)易于全部清除,則往往采用失重(zhong)法。平均腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)(單位時間單位面積的質量(liang)(liang)變(bian)化(hua))的計(ji)算(suan)公式為:

   式中,為(wei)腐(fu)蝕(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試(shi)(shi)樣腐(fu)蝕(shi)前后質量的變化量, g;S 為(wei)試(shi)(shi)樣的表面(mian)積,m2;t為(wei)試(shi)(shi)樣腐(fu)蝕(shi)的時間,h。

   需要(yao)注意的是(shi),按式(1-1)計(ji)算腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率是(shi)假定(ding)整(zheng)個試(shi)驗周期(qi)(qi)內(nei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)始終(zhong)以恒定(ding)的速(su)度進行,而實際中常(chang)(chang)常(chang)(chang)并(bing)非如此。當(dang)采用失重法時,應(ying)按有關標準規(gui)定(ding)的方法去(qu)除試(shi)樣表面的殘余腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)。公式中的S通(tong)常(chang)(chang)是(shi)利(li)用試(shi)樣腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前的表面積(ji)。當(dang)試(shi)驗周期(qi)(qi)內(nei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)導致試(shi)樣的表面積(ji)變化比(bi)較明顯時,將(jiang)會影響數據的真(zhen)實性。

 2. 深度法

   從工(gong)程(cheng)(cheng)應用(yong)角度(du)(du)(du)上看,影響設備壽命和(he)安(an)全(quan)的(de)重要指標是腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)后構件的(de)有(you)效截面(mian)尺寸。因此,用(yong)深度(du)(du)(du)法(fa)表(biao)示(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)更有(you)實際意義,特別是衡量(liang)(liang)不(bu)同(tong)密(mi)度(du)(du)(du)的(de)材料的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du),目前該方(fang)法(fa)已被納入(ru)有(you)關標準(如(ru)我國國標GB10124—1988《金屬材料實驗(yan)室均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)全(quan)浸試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)》,美國材料試(shi)驗(yan)協會標準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過直(zhi)接測(ce)量(liang)(liang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)(cheng)中(zhong)某兩(liang)時(shi)刻的(de)試(shi)樣厚(hou)(hou)度(du)(du)(du),就可以得(de)到深度(du)(du)(du)法(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(失厚(hou)(hou)或增厚(hou)(hou))。可選擇具有(you)足夠精度(du)(du)(du)的(de)工(gong)具和(he)儀器直(zhi)接測(ce)量(liang)(liang)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)變(bian)化(hua),也可以采用(yong)無損測(ce)厚(hou)(hou)的(de)方(fang)法(fa),如(ru)渦流法(fa)、超(chao)聲法(fa)、射線照相法(fa)和(he)電阻法(fa)等,破壞法(fa)中(zhong)以金相剖面(mian)法(fa)最為(wei)實用(yong)。深度(du)(du)(du)法(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)可以由質量(liang)(liang)法(fa)計算(suan)出的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)換算(suan)得(de)到,換算(suan)公式為(wei):

   式(shi)中,分別為深度法和(he)質量法表示的腐(fu)蝕速率,單位分別為mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對于(yu)(yu)腐(fu)蝕(shi)減薄(bo)情況,p為(wei)腐(fu)蝕(shi)材(cai)料的(de)(de)密(mi)度(du);對于(yu)(yu)增厚情況,p為(wei)腐(fu)蝕(shi)產物的(de)(de)密(mi)度(du)。但實際(ji)中腐(fu)蝕(shi)產物密(mi)度(du)的(de)(de)準確值難以確定,因(yin)而式(1-2)一般僅(jin)適用于(yu)(yu)減薄(bo)情況,p的(de)(de)單(dan)位(wei)為(wei)g/cm2。深(shen)度(du)法(fa)和質(zhi)量(liang)法(fa)表(biao)征的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率也可以用其他的(de)(de)量(liang)綱單(dan)位(wei)。

   根據(ju)深度法(fa)表征(zheng)的腐(fu)蝕速率大小不同,可以將材料的耐蝕性分(fen)為不同的等(deng)(deng)級(ji)(ji),表1-2給出了(le) 10 級(ji)(ji)標準分(fen)類(lei)法(fa)。該分(fen)類(lei)方(fang)法(fa)對(dui)(dui)有些(xie)工程應(ying)用背(bei)景(jing)而言顯得過細(xi),因此(ci)還有低于10 級(ji)(ji)的其他(ta)分(fen)類(lei)法(fa)。但不管(guan)按幾級(ji)(ji)分(fen)類(lei),其僅具有相對(dui)(dui)性和參考性,科(ke)學地評定腐(fu)蝕等(deng)(deng)級(ji)(ji)還必(bi)須考慮具體(ti)的應(ying)用背(bei)景(jing)。

 3. 電(dian)流(liu)密度表征法

   金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)腐蝕是由陽(yang)極溶解(jie)(jie)導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率可以用(yong)陽(yang)極反應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流密(mi)度來表征(zheng)。法拉第定律(lv)指出,當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)溶液時,電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極上發生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)變化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量與(yu)通過的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量成正(zheng)比,與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極反應(ying)(ying)(ying)中(zhong)轉移的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷數(shu)成反比。設通過陽(yang)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流為(wei)I,通電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時間為(wei)t,則(ze)時間內通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量為(wei) It,相應(ying)(ying)(ying)溶解(jie)(jie)掉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量 Am 為(wei)

   前(qian)面所介紹(shao)的(de)腐(fu)(fu)蝕速率表征方法均(jun)適(shi)用于(yu)(yu)均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕情(qing)況。而對于(yu)(yu)非(fei)均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕,即使(shi)是全面腐(fu)(fu)蝕,上述(shu)方法也不適(shi)用,這時(shi)需(xu)要借(jie)助其他方法來評定腐(fu)(fu)蝕程度(du)。

二、局部腐蝕程度的評定方法

   包括應力(li)作(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)在內的(de)(de)(de)(de)(de)廣義局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點是材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)質量損失很小,但是,材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)能(neng)會很嚴重。例(li)如,點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)能(neng)造(zao)成容器(qi)穿孔,應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會導(dao)致構件(jian)斷(duan)裂(lie)(lie),晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和選擇性腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)雖然通(tong)常不(bu)會引起材料(liao)(liao)質量和尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)明(ming)顯變(bian)化,但卻(que)會使材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)顯著下降。因此,評(ping)(ping)價局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)不(bu)能(neng)簡單地(di)采用(yong)前(qian)面介紹的(de)(de)(de)(de)(de)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa),這時(shi)需要根據具體腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)類型,以及對材料(liao)(liao)或(huo)結構安全可(ke)(ke)(ke)靠性的(de)(de)(de)(de)(de)影響等來選擇適(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)方(fang)法(fa)。例(li)如,對于(yu)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding),可(ke)(ke)(ke)以采用(yong)點蝕(shi)(shi)(shi)密度(du)(du)、平均(jun)點蝕(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)、最大點蝕(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)等指標進行綜合評(ping)(ping)價。斷(duan)裂(lie)(lie)壽命(ming)或(huo)斷(duan)裂(lie)(lie)時(shi)間法(fa)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)應力(li)作(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),電阻率的(de)(de)(de)(de)(de)改變(bian)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)多數局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。測定(ding)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)前(qian)后試(shi)件(jian)力(li)學強度(du)(du)或(huo)斷(duan)裂(lie)(lie)延伸(shen)率的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化,不(bu)僅適(shi)(shi)用(yong)于(yu)評(ping)(ping)定(ding)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)或(huo)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)),更(geng)有利(li)于(yu)評(ping)(ping)定(ding)各類局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。針對不(bu)同類型的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)還(huan)有特(te)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)方(fang)法(fa)。