材(cai)料(liao)的(de)腐蝕(shi)傾(qing)向由其(qi)熱力學穩(wen)定性決(jue)(jue)定,熱力學上不穩(wen)定的(de)材(cai)料(liao)具有腐蝕(shi)自發性。然而,造成(cheng)的(de)破(po)壞狀況和(he)程(cheng)度大(da)小則取決(jue)(jue)于腐蝕(shi)動力學。定量評定材(cai)料(liao)的(de)耐蝕(shi)性和(he)腐蝕(shi)程(cheng)度的(de)大(da)小需要(yao)科學的(de)方(fang)法。腐蝕(shi)的(de)類型不同(tong),所采用的(de)評定方(fang)法也不同(tong)。

一、均勻腐蝕程度(du)的(de)評定方法(fa)

   對于全面腐蝕情況下的均勻腐蝕,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(fa)

   質量法具有(you)靈敏、有(you)效、用(yong)途廣泛的(de)特點,是最(zui)基本的(de)定(ding)量評定(ding)方法之(zhi)一。通(tong)過腐蝕(shi)(shi)前后的(de)質量變(bian)化(增加或(huo)(huo)減少)來(lai)表示(shi)腐蝕(shi)(shi)的(de)平(ping)均(jun)速(su)率。若腐蝕(shi)(shi)產物(wu)全(quan)部(bu)牢(lao)固地附著(zhu)于試樣,或(huo)(huo)雖然(ran)有(you)脫落但易于全(quan)部(bu)收集(ji),則(ze)常用(yong)增重法來(lai)表示(shi)。反之(zhi),如果腐蝕(shi)(shi)產物(wu)完全(quan)脫落或(huo)(huo)易于全(quan)部(bu)清除,則(ze)往往采用(yong)失重法。平(ping)均(jun)腐蝕(shi)(shi)速(su)率(單位時(shi)間單位面積的(de)質量變(bian)化)的(de)計算公式(shi)為:

   式中,為(wei)腐蝕(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試樣腐蝕(shi)前(qian)后質量(liang)的變化量(liang), g;S 為(wei)試樣的表面積,m2;t為(wei)試樣腐蝕(shi)的時間,h。

   需要注意(yi)的(de)(de)是,按式(shi)(1-1)計算(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率是假定整個(ge)試(shi)(shi)驗周(zhou)(zhou)期內(nei)腐(fu)(fu)蝕(shi)始終以恒定的(de)(de)速度進行,而實際中(zhong)常(chang)(chang)常(chang)(chang)并非如(ru)此。當(dang)采(cai)用失重法(fa)時,應按有關標(biao)準(zhun)規定的(de)(de)方(fang)法(fa)去除試(shi)(shi)樣表面(mian)(mian)的(de)(de)殘余腐(fu)(fu)蝕(shi)產物。公式(shi)中(zhong)的(de)(de)S通(tong)常(chang)(chang)是利用試(shi)(shi)樣腐(fu)(fu)蝕(shi)前(qian)的(de)(de)表面(mian)(mian)積。當(dang)試(shi)(shi)驗周(zhou)(zhou)期內(nei)腐(fu)(fu)蝕(shi)導致試(shi)(shi)樣的(de)(de)表面(mian)(mian)積變化(hua)比較明顯(xian)時,將會影響數據的(de)(de)真實性。

 2. 深度法

   從工程應用(yong)角度(du)上(shang)看,影響設備壽命和(he)安(an)全的(de)重要指標是(shi)(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)后構(gou)件的(de)有(you)效截面(mian)尺寸。因此,用(yong)深度(du)法(fa)(fa)(fa)表示腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度(du)更有(you)實際意義,特別是(shi)(shi)衡量(liang)不同密度(du)的(de)材(cai)(cai)料(liao)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度(du),目前該方(fang)法(fa)(fa)(fa)已(yi)被納入(ru)有(you)關(guan)標準(如我國(guo)國(guo)標GB10124—1988《金屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)實驗(yan)室均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)全浸試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)》,美國(guo)材(cai)(cai)料(liao)試驗(yan)協(xie)會標準 ASTM G1、ASTM G31等(deng))。通過(guo)直接測量(liang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)前后或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程中某(mou)兩時刻的(de)試樣厚(hou)(hou)度(du),就(jiu)可(ke)以(yi)得到(dao)深度(du)法(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(失厚(hou)(hou)或增厚(hou)(hou))。可(ke)選(xuan)擇具(ju)有(you)足(zu)夠精度(du)的(de)工具(ju)和(he)儀器直接測量(liang)厚(hou)(hou)度(du)變化(hua),也可(ke)以(yi)采用(yong)無損測厚(hou)(hou)的(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa),如渦流法(fa)(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)(fa)、射線(xian)照相法(fa)(fa)(fa)和(he)電阻法(fa)(fa)(fa)等(deng),破壞(huai)法(fa)(fa)(fa)中以(yi)金相剖(pou)面(mian)法(fa)(fa)(fa)最為實用(yong)。深度(du)法(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率可(ke)以(yi)由質量(liang)法(fa)(fa)(fa)計算出的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率換(huan)算得到(dao),換(huan)算公式為:

   式中(zhong),分別(bie)為深度(du)法和(he)質量法表示(shi)的(de)腐(fu)蝕速率,單位(wei)分別(bie)為mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對于(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)減(jian)薄情(qing)況,p為腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)材料的(de)密(mi)(mi)度;對于(yu)增厚情(qing)況,p為腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物(wu)的(de)密(mi)(mi)度。但實際中腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物(wu)密(mi)(mi)度的(de)準確值(zhi)難以(yi)確定(ding),因而式(1-2)一般僅適用(yong)(yong)于(yu)減(jian)薄情(qing)況,p的(de)單(dan)位(wei)為g/cm2。深度法和質(zhi)量法表征(zheng)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率也可(ke)以(yi)用(yong)(yong)其他(ta)的(de)量綱單(dan)位(wei)。

   根據深度法表征的(de)腐蝕速率大小(xiao)不同(tong),可以將材料的(de)耐蝕性(xing)(xing)分為不同(tong)的(de)等(deng)級,表1-2給(gei)出了 10 級標準分類(lei)法。該分類(lei)方法對有(you)(you)些(xie)工程應用(yong)背(bei)景而言(yan)顯得過細,因(yin)此(ci)還(huan)有(you)(you)低(di)于10 級的(de)其他分類(lei)法。但(dan)不管按幾級分類(lei),其僅(jin)具有(you)(you)相(xiang)對性(xing)(xing)和參考性(xing)(xing),科學(xue)地評定腐蝕等(deng)級還(huan)必須(xu)考慮具體的(de)應用(yong)背(bei)景。

 3. 電流密(mi)度(du)表征法

   金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學腐蝕(shi)是由陽極(ji)(ji)溶解(jie)導致(zhi)的(de)(de)(de),因(yin)而(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學腐蝕(shi)的(de)(de)(de)速率可以用陽極(ji)(ji)反(fan)應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流密(mi)度來表(biao)征。法拉第定律(lv)指出,當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流通過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液時,電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)上發生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學變(bian)化的(de)(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)(de)量(liang)與通過(guo)(guo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)成正比,與電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)反(fan)應中轉移的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷數成反(fan)比。設通過(guo)(guo)陽極(ji)(ji)的(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,則時間內(nei)通過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)為(wei) It,相應溶解(jie)掉的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang) Am 為(wei)

   前面所介紹(shao)的腐(fu)蝕(shi)速率表征(zheng)方法(fa)均適用于均勻腐(fu)蝕(shi)情況。而對于非(fei)均勻腐(fu)蝕(shi),即使是全面腐(fu)蝕(shi),上述方法(fa)也(ye)不適用,這時需要借助其他方法(fa)來評定腐(fu)蝕(shi)程度(du)。

二、局部腐蝕程度的評定(ding)方(fang)法

   包括應(ying)(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)在內的(de)(de)(de)(de)(de)廣(guang)義局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)點是材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量損(sun)失(shi)很小(xiao),但是,材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)能(neng)會很嚴重。例如,點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)能(neng)造成容器穿(chuan)孔(kong),應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)會導致構(gou)件斷(duan)裂(lie)(lie),晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和選擇性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)雖然(ran)通常不(bu)(bu)(bu)會引起(qi)材(cai)料(liao)(liao)質(zhi)(zhi)量和尺寸的(de)(de)(de)(de)(de)明(ming)顯變(bian)化(hua),但卻會使材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)顯著下(xia)降。因此,評價局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)度(du)不(bu)(bu)(bu)能(neng)簡單地(di)采用(yong)前面介紹(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)適用(yong)于(yu)(yu)均(jun)(jun)勻(yun)(yun)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa),這時(shi)需要(yao)根據具體(ti)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)類型,以及對材(cai)料(liao)(liao)或結構(gou)安(an)全可(ke)靠性的(de)(de)(de)(de)(de)影響等來選擇適用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)評定(ding)(ding)方(fang)法(fa)。例如,對于(yu)(yu)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)評定(ding)(ding),可(ke)以采用(yong)點蝕(shi)密度(du)、平均(jun)(jun)點蝕(shi)深度(du)、最大點蝕(shi)深度(du)等指標(biao)進行綜合評價。斷(duan)裂(lie)(lie)壽命或斷(duan)裂(lie)(lie)時(shi)間(jian)法(fa)適用(yong)于(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),電阻率的(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)適用(yong)于(yu)(yu)多數(shu)局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。測(ce)定(ding)(ding)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前后(hou)試件力(li)學強(qiang)度(du)或斷(duan)裂(lie)(lie)延(yan)伸率的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua),不(bu)(bu)(bu)僅適用(yong)于(yu)(yu)評定(ding)(ding)全面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)或不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)),更(geng)有利(li)于(yu)(yu)評定(ding)(ding)各類局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。針對不(bu)(bu)(bu)同類型的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)還有特(te)(te)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)評定(ding)(ding)方(fang)法(fa)。