材(cai)料的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾(qing)向由其熱力學(xue)穩定性決定,熱力學(xue)上不(bu)穩定的(de)材(cai)料具有(you)腐(fu)(fu)蝕(shi)自發性。然而,造成的(de)破壞狀況(kuang)和(he)程度(du)大(da)小則取決于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)動(dong)力學(xue)。定量評(ping)定材(cai)料的(de)耐蝕(shi)性和(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)程度(du)的(de)大(da)小需要科學(xue)的(de)方(fang)法。腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)類型(xing)不(bu)同,所采用(yong)的(de)評(ping)定方(fang)法也(ye)不(bu)同。

一、均(jun)勻腐蝕程度的評定方法

   對于全面腐(fu)蝕情況下的均(jun)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(fa)

   質(zhi)量(liang)法具有靈(ling)敏(min)、有效、用途廣泛的(de)(de)(de)特(te)點,是(shi)最基本(ben)的(de)(de)(de)定量(liang)評定方法之(zhi)一。通過腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前(qian)后的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)變化(hua)(增加(jia)或(huo)減(jian)少(shao))來(lai)表(biao)示腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)平(ping)均速率(lv)。若腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物全部(bu)(bu)牢(lao)固地附著于試樣(yang),或(huo)雖然有脫落但易(yi)于全部(bu)(bu)收集(ji),則常用增重法來(lai)表(biao)示。反之(zhi),如果腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物完全脫落或(huo)易(yi)于全部(bu)(bu)清除,則往往采用失重法。平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)(單(dan)位時間(jian)單(dan)位面積的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)變化(hua))的(de)(de)(de)計算公式(shi)為:

   式中,為腐蝕(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為試(shi)(shi)樣(yang)腐蝕(shi)前(qian)后質量(liang)(liang)的變(bian)化量(liang)(liang), g;S 為試(shi)(shi)樣(yang)的表面積(ji),m2;t為試(shi)(shi)樣(yang)腐蝕(shi)的時間,h。

   需要注意的(de)(de)是,按(an)式(shi)(1-1)計算腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率是假定整個試(shi)(shi)驗周(zhou)期內腐(fu)蝕(shi)始終以恒定的(de)(de)速(su)(su)度進行,而實際中常常并(bing)非(fei)如此。當采用(yong)失重法(fa)時(shi),應按(an)有關標準規定的(de)(de)方法(fa)去(qu)除(chu)試(shi)(shi)樣(yang)表面(mian)的(de)(de)殘余腐(fu)蝕(shi)產物。公式(shi)中的(de)(de)S通常是利(li)用(yong)試(shi)(shi)樣(yang)腐(fu)蝕(shi)前的(de)(de)表面(mian)積。當試(shi)(shi)驗周(zhou)期內腐(fu)蝕(shi)導致試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)表面(mian)積變(bian)化比較明(ming)顯(xian)時(shi),將會(hui)影響數據的(de)(de)真(zhen)實性。

 2. 深度(du)法

   從工程應(ying)用角(jiao)度上看,影(ying)響(xiang)設備壽命和(he)安全(quan)(quan)的重要指標是腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)后構件的有(you)效截面尺寸。因此,用深(shen)(shen)度法(fa)(fa)(fa)(fa)表示(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度更有(you)實際意義,特別是衡量(liang)(liang)不同密度的材料的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度,目前(qian)該方法(fa)(fa)(fa)(fa)已被納(na)入(ru)有(you)關(guan)標準(如(ru)我國(guo)國(guo)標GB10124—1988《金屬(shu)材料實驗室均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)全(quan)(quan)浸試(shi)驗方法(fa)(fa)(fa)(fa)》,美國(guo)材料試(shi)驗協會標準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過直(zhi)接測量(liang)(liang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前(qian)后或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過程中(zhong)某兩時刻的試(shi)樣厚度,就可(ke)(ke)以(yi)(yi)得到(dao)深(shen)(shen)度法(fa)(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(失厚或增厚)。可(ke)(ke)選擇具有(you)足夠精度的工具和(he)儀器直(zhi)接測量(liang)(liang)厚度變化,也(ye)可(ke)(ke)以(yi)(yi)采(cai)用無(wu)損測厚的方法(fa)(fa)(fa)(fa),如(ru)渦流法(fa)(fa)(fa)(fa)、超(chao)聲法(fa)(fa)(fa)(fa)、射線照相法(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)電阻(zu)法(fa)(fa)(fa)(fa)等,破(po)壞法(fa)(fa)(fa)(fa)中(zhong)以(yi)(yi)金相剖面法(fa)(fa)(fa)(fa)最為實用。深(shen)(shen)度法(fa)(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率可(ke)(ke)以(yi)(yi)由質(zhi)量(liang)(liang)法(fa)(fa)(fa)(fa)計算(suan)出(chu)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率換算(suan)得到(dao),換算(suan)公式為:

   式中,分(fen)別(bie)為(wei)深度法和(he)質量法表示的腐蝕速率,單位分(fen)別(bie)為(wei)mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對(dui)(dui)于腐蝕減薄情況(kuang)(kuang),p為腐蝕材料的(de)(de)密度;對(dui)(dui)于增厚情況(kuang)(kuang),p為腐蝕產物(wu)的(de)(de)密度。但實際中腐蝕產物(wu)密度的(de)(de)準確值(zhi)難(nan)以(yi)(yi)確定,因(yin)而式(1-2)一般僅適用(yong)于減薄情況(kuang)(kuang),p的(de)(de)單位為g/cm2。深度法和質(zhi)量法表征的(de)(de)腐蝕速率也(ye)可(ke)以(yi)(yi)用(yong)其他的(de)(de)量綱(gang)單位。

   根據深度法表征的(de)腐蝕速率大小不同,可以將(jiang)材料的(de)耐蝕性分為不同的(de)等級(ji)(ji),表1-2給出了 10 級(ji)(ji)標準分類(lei)(lei)(lei)法。該(gai)分類(lei)(lei)(lei)方法對有(you)些工(gong)程(cheng)應(ying)用(yong)背(bei)景而言顯得過細,因此還(huan)有(you)低于10 級(ji)(ji)的(de)其他分類(lei)(lei)(lei)法。但(dan)不管按(an)幾級(ji)(ji)分類(lei)(lei)(lei),其僅具有(you)相對性和參考性,科學地(di)評定腐蝕等級(ji)(ji)還(huan)必(bi)須考慮具體的(de)應(ying)用(yong)背(bei)景。

 3. 電流密度表征法

   金屬(shu)的(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學腐蝕是(shi)由陽(yang)極(ji)(ji)溶(rong)解(jie)導致的(de),因而電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學腐蝕的(de)速率可以用(yong)陽(yang)極(ji)(ji)反應(ying)的(de)電(dian)(dian)(dian)流密度來表(biao)征。法拉第定律指(zhi)出,當電(dian)(dian)(dian)流通(tong)過電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶(rong)液時,電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)上發生電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的(de)物質(zhi)的(de)量(liang)(liang)與(yu)通(tong)過的(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)成(cheng)正比(bi),與(yu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)反應(ying)中轉(zhuan)移的(de)電(dian)(dian)(dian)荷數成(cheng)反比(bi)。設通(tong)過陽(yang)極(ji)(ji)的(de)電(dian)(dian)(dian)流為(wei)I,通(tong)電(dian)(dian)(dian)時間為(wei)t,則時間內通(tong)過電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)為(wei) It,相(xiang)應(ying)溶(rong)解(jie)掉的(de)金屬(shu)的(de)質(zhi)量(liang)(liang) Am 為(wei)

   前(qian)面(mian)所介(jie)紹(shao)的腐(fu)蝕(shi)(shi)速率表征(zheng)方法(fa)(fa)均適(shi)用于均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)情(qing)況(kuang)。而對于非(fei)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi),即使是全面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi),上述方法(fa)(fa)也不適(shi)用,這時需要借助其他方法(fa)(fa)來評定腐(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)。

二、局部腐蝕程度的評定方(fang)法(fa)

   包括應力作用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)下(xia)(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)在內(nei)的(de)(de)廣義局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)特點(dian)(dian)是材(cai)料的(de)(de)質量損失很小,但(dan)是,材(cai)料的(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)(ke)能(neng)會(hui)很嚴重。例如(ru),點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)(ke)能(neng)造成容器穿(chuan)孔,應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)會(hui)導致構件斷裂(lie),晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和(he)選擇性腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)雖然通常不會(hui)引起(qi)材(cai)料質量和(he)尺寸的(de)(de)明顯變化(hua),但(dan)卻會(hui)使材(cai)料的(de)(de)強(qiang)度顯著(zhu)下(xia)(xia)降(jiang)。因(yin)此,評(ping)(ping)價局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)度不能(neng)簡單地采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)前面介紹的(de)(de)適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)均(jun)(jun)勻(yun)(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)方法,這時(shi)需(xu)要根據具體腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)類(lei)(lei)型(xing),以及對材(cai)料或結構安全可(ke)(ke)靠性的(de)(de)影響(xiang)等(deng)來選擇適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)方法。例如(ru),對于(yu)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)評(ping)(ping)定(ding),可(ke)(ke)以采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)點(dian)(dian)蝕(shi)密度、平均(jun)(jun)點(dian)(dian)蝕(shi)深(shen)度、最大(da)點(dian)(dian)蝕(shi)深(shen)度等(deng)指標進行綜合(he)評(ping)(ping)價。斷裂(lie)壽命或斷裂(lie)時(shi)間法適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)應力作用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)下(xia)(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),電(dian)阻率的(de)(de)改變適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)多數局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。測(ce)定(ding)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前后試件力學強(qiang)度或斷裂(lie)延伸(shen)率的(de)(de)變化(hua),不僅適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)評(ping)(ping)定(ding)全面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)或不均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)),更有利于(yu)評(ping)(ping)定(ding)各類(lei)(lei)局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。針對不同(tong)類(lei)(lei)型(xing)的(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)還有特定(ding)的(de)(de)評(ping)(ping)定(ding)方法。