材料(liao)的(de)腐(fu)蝕(shi)傾向由其熱力(li)學(xue)穩定(ding)(ding)性(xing)決定(ding)(ding),熱力(li)學(xue)上不(bu)穩定(ding)(ding)的(de)材料(liao)具有(you)腐(fu)蝕(shi)自發性(xing)。然而,造(zao)成的(de)破壞狀況和(he)程(cheng)度大小則取決于腐(fu)蝕(shi)動(dong)力(li)學(xue)。定(ding)(ding)量評定(ding)(ding)材料(liao)的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)腐(fu)蝕(shi)程(cheng)度的(de)大小需要科學(xue)的(de)方(fang)法。腐(fu)蝕(shi)的(de)類型不(bu)同,所采用(yong)的(de)評定(ding)(ding)方(fang)法也不(bu)同。

一(yi)、均勻(yun)腐蝕程度的(de)評定方(fang)法

   對于全面腐(fu)蝕情況下的均(jun)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

   質量法(fa)具有(you)靈敏、有(you)效、用(yong)(yong)途廣泛的特點(dian),是最基(ji)本的定量評定方法(fa)之一。通過(guo)腐(fu)(fu)蝕(shi)前(qian)后的質量變(bian)化(增(zeng)加或減少(shao))來(lai)表示腐(fu)(fu)蝕(shi)的平(ping)均速率(lv)。若(ruo)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物全部牢固地附著(zhu)于(yu)試樣,或雖然有(you)脫(tuo)落(luo)但易于(yu)全部收集,則常(chang)用(yong)(yong)增(zeng)重法(fa)來(lai)表示。反之,如果腐(fu)(fu)蝕(shi)產物完(wan)全脫(tuo)落(luo)或易于(yu)全部清除,則往往采用(yong)(yong)失(shi)重法(fa)。平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)(單位(wei)時(shi)間單位(wei)面積(ji)的質量變(bian)化)的計算公式為:

   式(shi)中,為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試(shi)樣(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)前后質(zhi)量的變化量, g;S 為(wei)試(shi)樣(yang)的表面積,m2;t為(wei)試(shi)樣(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)的時間,h。

   需(xu)要注意的(de)(de)是(shi),按式(shi)(1-1)計(ji)算腐蝕速率(lv)是(shi)假定(ding)(ding)整個試(shi)(shi)驗周期內腐蝕始終以(yi)恒定(ding)(ding)的(de)(de)速度進(jin)行,而實際中常常并(bing)非(fei)如(ru)此(ci)。當采用失重(zhong)法時,應按有關(guan)標準規定(ding)(ding)的(de)(de)方法去除試(shi)(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面(mian)的(de)(de)殘余(yu)腐蝕產物。公式(shi)中的(de)(de)S通常是(shi)利用試(shi)(shi)樣(yang)(yang)腐蝕前的(de)(de)表(biao)面(mian)積。當試(shi)(shi)驗周期內腐蝕導致試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)表(biao)面(mian)積變化比較明顯(xian)時,將會影響數(shu)據的(de)(de)真實性。

 2. 深度法

   從工程應(ying)用角度(du)(du)(du)(du)上看,影響設備壽命和安全(quan)的(de)(de)重要指標是腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)后(hou)(hou)構件的(de)(de)有(you)效(xiao)截面尺寸(cun)。因此,用深(shen)度(du)(du)(du)(du)法(fa)(fa)表示腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)(du)(du)更有(you)實(shi)際(ji)意義,特別(bie)是衡量不同密度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)材料(liao)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)(du)(du),目前該方法(fa)(fa)已被納入有(you)關標準(如我國國標GB10124—1988《金屬材料(liao)實(shi)驗室均勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)全(quan)浸試驗方法(fa)(fa)》,美國材料(liao)試驗協會(hui)標準 ASTM G1、ASTM G31等(deng))。通過直(zhi)(zhi)接測(ce)(ce)量腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后(hou)(hou)或(huo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程中某兩(liang)時刻的(de)(de)試樣厚度(du)(du)(du)(du),就可以(yi)得到深(shen)度(du)(du)(du)(du)法(fa)(fa)表征的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(失厚或(huo)增厚)。可選擇(ze)具(ju)(ju)有(you)足夠(gou)精度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)工具(ju)(ju)和儀器直(zhi)(zhi)接測(ce)(ce)量厚度(du)(du)(du)(du)變化,也可以(yi)采用無損測(ce)(ce)厚的(de)(de)方法(fa)(fa),如渦(wo)流(liu)法(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)、射線(xian)照相法(fa)(fa)和電阻法(fa)(fa)等(deng),破壞法(fa)(fa)中以(yi)金相剖面法(fa)(fa)最為(wei)實(shi)用。深(shen)度(du)(du)(du)(du)法(fa)(fa)表征的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率可以(yi)由質量法(fa)(fa)計算(suan)出的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率換算(suan)得到,換算(suan)公(gong)式(shi)為(wei):

   式中,分別為(wei)深度(du)法和(he)質量法表(biao)示(shi)的腐蝕速率,單(dan)位分別為(wei)mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)減薄(bo)情(qing)況(kuang),p為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)材料的(de)密(mi)度;對于(yu)增(zeng)厚情(qing)況(kuang),p為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產(chan)物的(de)密(mi)度。但實(shi)際中腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產(chan)物密(mi)度的(de)準確值難以確定(ding),因而式(shi)(1-2)一般僅適用于(yu)減薄(bo)情(qing)況(kuang),p的(de)單位為(wei)g/cm2。深度法(fa)和質(zhi)量(liang)法(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率也可以用其他的(de)量(liang)綱單位。

   根據深度(du)法(fa)表(biao)征的腐蝕速率大小不(bu)(bu)同,可以(yi)將(jiang)材料的耐蝕性分(fen)為不(bu)(bu)同的等(deng)級(ji)(ji),表(biao)1-2給出了 10 級(ji)(ji)標(biao)準分(fen)類(lei)(lei)法(fa)。該分(fen)類(lei)(lei)方(fang)法(fa)對(dui)有些(xie)工程應(ying)用背景(jing)而言顯得過細,因(yin)此還有低于10 級(ji)(ji)的其(qi)他分(fen)類(lei)(lei)法(fa)。但不(bu)(bu)管按幾(ji)級(ji)(ji)分(fen)類(lei)(lei),其(qi)僅具有相(xiang)對(dui)性和(he)參考性,科學地評定腐蝕等(deng)級(ji)(ji)還必(bi)須考慮(lv)具體的應(ying)用背景(jing)。

 3. 電(dian)流密度表征(zheng)法

   金屬(shu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐蝕(shi)(shi)是(shi)由陽極溶解導致的(de)(de)(de),因(yin)而電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)速率可(ke)以(yi)用陽極反應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流密度來表征(zheng)。法拉第定律指出,當(dang)電(dian)(dian)(dian)流通過電(dian)(dian)(dian)解質溶液時(shi)(shi),電(dian)(dian)(dian)極上(shang)發生電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)物質的(de)(de)(de)量與通過的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量成正比,與電(dian)(dian)(dian)極反應中轉移的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷數成反比。設通過陽極的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流為(wei)I,通電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)間(jian)為(wei)t,則(ze)時(shi)(shi)間(jian)內通過電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量為(wei) It,相應溶解掉的(de)(de)(de)金屬(shu)的(de)(de)(de)質量 Am 為(wei)

   前面所介紹(shao)的腐蝕(shi)速率表(biao)征方法均適用于均勻腐蝕(shi)情況。而(er)對于非均勻腐蝕(shi),即使(shi)是全面腐蝕(shi),上述方法也不適用,這時(shi)需(xu)要借助其他(ta)方法來評定腐蝕(shi)程(cheng)度(du)。

二(er)、局部腐蝕程度的評定方法

   包括應力(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)在(zai)內的(de)(de)廣(guang)義(yi)局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)特(te)點是(shi)材料(liao)的(de)(de)質量損失(shi)很小,但是(shi),材料(liao)的(de)(de)局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可(ke)(ke)能會(hui)很嚴重。例如(ru)(ru),點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可(ke)(ke)能造成(cheng)容器(qi)穿孔(kong),應力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會(hui)導致(zhi)構件(jian)斷裂,晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和選擇性腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)雖然通常不(bu)會(hui)引(yin)起材料(liao)質量和尺寸(cun)的(de)(de)明顯變(bian)化,但卻會(hui)使材料(liao)的(de)(de)強度(du)顯著下(xia)降(jiang)。因此(ci),評(ping)價局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)不(bu)能簡單地(di)采(cai)用(yong)(yong)(yong)前面介(jie)紹(shao)的(de)(de)適用(yong)(yong)(yong)于均勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa),這時需要根(gen)據(ju)具體腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)類(lei)型(xing)(xing),以及對材料(liao)或(huo)(huo)結構安(an)全可(ke)(ke)靠(kao)性的(de)(de)影響等(deng)來選擇適用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)評(ping)定(ding)方(fang)(fang)法(fa)。例如(ru)(ru),對于點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)評(ping)定(ding),可(ke)(ke)以采(cai)用(yong)(yong)(yong)點蝕(shi)(shi)密(mi)度(du)、平均點蝕(shi)(shi)深度(du)、最大點蝕(shi)(shi)深度(du)等(deng)指標(biao)進行(xing)綜合評(ping)價。斷裂壽(shou)命或(huo)(huo)斷裂時間法(fa)適用(yong)(yong)(yong)于應力(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),電阻率的(de)(de)改(gai)變(bian)適用(yong)(yong)(yong)于多數局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。測定(ding)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后試件(jian)力(li)學(xue)強度(du)或(huo)(huo)斷裂延伸率的(de)(de)變(bian)化,不(bu)僅適用(yong)(yong)(yong)于評(ping)定(ding)全面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(均勻的(de)(de)或(huo)(huo)不(bu)均勻的(de)(de)),更有利于評(ping)定(ding)各類(lei)局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。針對不(bu)同類(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)還有特(te)定(ding)的(de)(de)評(ping)定(ding)方(fang)(fang)法(fa)。