材料(liao)的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)傾向由其熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)決定(ding)(ding),熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)上(shang)不(bu)穩定(ding)(ding)的(de)材料(liao)具有腐蝕(shi)(shi)(shi)自發性(xing)(xing)。然而(er),造成的(de)破壞狀(zhuang)況和程度大(da)小(xiao)則取決于腐蝕(shi)(shi)(shi)動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)。定(ding)(ding)量評定(ding)(ding)材料(liao)的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)和腐蝕(shi)(shi)(shi)程度的(de)大(da)小(xiao)需(xu)要科學(xue)(xue)的(de)方法。腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)類(lei)型(xing)不(bu)同,所(suo)采用的(de)評定(ding)(ding)方法也不(bu)同。

一、均勻腐蝕程度的評(ping)定方法

   對于全面(mian)腐蝕情況下的均(jun)勻(yun)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(liang)法具有(you)靈敏、有(you)效(xiao)、用途廣泛(fan)的(de)(de)特(te)點,是最基本(ben)的(de)(de)定(ding)量(liang)評(ping)定(ding)方法之一。通過腐(fu)蝕(shi)(shi)前后的(de)(de)質量(liang)變化(hua)(增(zeng)加或減(jian)少)來(lai)表示(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)平均速率。若腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物全(quan)部牢固(gu)地附(fu)著于(yu)試樣,或雖然有(you)脫落但易于(yu)全(quan)部收集,則常用增(zeng)重(zhong)法來(lai)表示(shi)。反之,如果(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物完全(quan)脫落或易于(yu)全(quan)部清除,則往往采用失(shi)重(zhong)法。平均腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(單位(wei)時(shi)間單位(wei)面積的(de)(de)質量(liang)變化(hua))的(de)(de)計算公式為:

   式中,為(wei)(wei)腐蝕速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)(wei)試樣腐蝕前后(hou)質量的(de)(de)(de)變(bian)化量, g;S 為(wei)(wei)試樣的(de)(de)(de)表面(mian)積(ji),m2;t為(wei)(wei)試樣腐蝕的(de)(de)(de)時間,h。

   需要注意的(de)(de)(de)是,按式(1-1)計算(suan)腐(fu)蝕(shi)速率是假定整個試(shi)驗周期內(nei)腐(fu)蝕(shi)始終以恒定的(de)(de)(de)速度進行,而實際中常(chang)常(chang)并非(fei)如此。當采用(yong)失(shi)重(zhong)法時,應按有(you)關(guan)標準規(gui)定的(de)(de)(de)方(fang)法去除試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)殘余腐(fu)蝕(shi)產物。公式中的(de)(de)(de)S通(tong)常(chang)是利用(yong)試(shi)樣(yang)腐(fu)蝕(shi)前的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積。當試(shi)驗周期內(nei)腐(fu)蝕(shi)導致試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積變化比較明顯(xian)時,將會影(ying)響數據(ju)的(de)(de)(de)真實性。

 2. 深度法

   從(cong)工程應用(yong)(yong)角度(du)(du)(du)上看,影響設(she)備壽命和(he)安(an)全的(de)(de)(de)重要指標是(shi)(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)后構件的(de)(de)(de)有效截(jie)面尺寸。因(yin)此,用(yong)(yong)深度(du)(du)(du)法(fa)表(biao)示腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)(du)更有實(shi)際意義,特別是(shi)(shi)衡量不同密度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)(du),目(mu)前該方法(fa)已被納入有關(guan)標準(如我(wo)國(guo)國(guo)標GB10124—1988《金屬(shu)材(cai)(cai)料實(shi)驗室(shi)均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)全浸試(shi)(shi)驗方法(fa)》,美國(guo)材(cai)(cai)料試(shi)(shi)驗協(xie)會標準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過(guo)直(zhi)(zhi)接測量腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過(guo)程中某兩時刻的(de)(de)(de)試(shi)(shi)樣厚度(du)(du)(du),就可(ke)(ke)以得到(dao)深度(du)(du)(du)法(fa)表(biao)征的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(失厚或增厚)。可(ke)(ke)選擇具有足夠精度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)工具和(he)儀(yi)器直(zhi)(zhi)接測量厚度(du)(du)(du)變化,也可(ke)(ke)以采(cai)用(yong)(yong)無損測厚的(de)(de)(de)方法(fa),如渦流(liu)法(fa)、超聲(sheng)法(fa)、射線照相法(fa)和(he)電阻法(fa)等,破(po)壞法(fa)中以金相剖面法(fa)最為實(shi)用(yong)(yong)。深度(du)(du)(du)法(fa)表(biao)征的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率可(ke)(ke)以由質量法(fa)計算出的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率換算得到(dao),換算公式(shi)為:

   式中,分別(bie)為深度(du)法和(he)質(zhi)量法表示的腐蝕速(su)率,單位分別(bie)為mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對(dui)于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)減薄情況(kuang)(kuang),p為腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材料的(de)密度;對(dui)于(yu)增厚情況(kuang)(kuang),p為腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物的(de)密度。但實(shi)際中腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物密度的(de)準(zhun)確(que)值難以(yi)確(que)定,因而(er)式(shi)(1-2)一般(ban)僅適用(yong)于(yu)減薄情況(kuang)(kuang),p的(de)單位為g/cm2。深(shen)度法(fa)(fa)和質量(liang)法(fa)(fa)表征(zheng)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率也可以(yi)用(yong)其他的(de)量(liang)綱單位。

   根(gen)據深度(du)法(fa)表征的(de)腐蝕速(su)率大小不(bu)同(tong),可(ke)以(yi)將材料的(de)耐蝕性(xing)分(fen)為不(bu)同(tong)的(de)等級,表1-2給出了 10 級標準分(fen)類(lei)(lei)法(fa)。該(gai)分(fen)類(lei)(lei)方法(fa)對(dui)有(you)些(xie)工(gong)程應用背(bei)景而言顯(xian)得(de)過(guo)細(xi),因(yin)此還有(you)低于10 級的(de)其(qi)他分(fen)類(lei)(lei)法(fa)。但不(bu)管按幾級分(fen)類(lei)(lei),其(qi)僅具有(you)相(xiang)對(dui)性(xing)和參考(kao)性(xing),科學地(di)評定(ding)腐蝕等級還必須(xu)考(kao)慮具體的(de)應用背(bei)景。

 3. 電流密(mi)度表征法

   金屬的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)腐蝕是由陽極(ji)(ji)(ji)溶解導致的(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)腐蝕的(de)(de)速率(lv)可以用陽極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流密度來(lai)表征。法拉(la)第定律指(zhi)出,當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)流通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)溶液(ye)時(shi)(shi),電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)上發生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)變化的(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)量與通(tong)過的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)量成(cheng)正比(bi),與電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)中轉(zhuan)移的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷數成(cheng)反(fan)比(bi)。設(she)通(tong)過陽極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流為I,通(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)間(jian)為t,則時(shi)(shi)間(jian)內(nei)通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)量為 It,相應(ying)溶解掉的(de)(de)金屬的(de)(de)質(zhi)量 Am 為

   前(qian)面(mian)所介紹的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)表(biao)征方(fang)(fang)法均適用于均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況(kuang)。而(er)對(dui)于非均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),即使是(shi)全(quan)面(mian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),上述方(fang)(fang)法也不(bu)適用,這(zhe)時需要借(jie)助(zhu)其他方(fang)(fang)法來評定腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度。

二、局部(bu)腐蝕程度的評定方法(fa)

   包(bao)括應(ying)(ying)力作用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)下的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在內的(de)(de)(de)(de)(de)廣義(yi)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)特點是(shi)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)質量損失很小(xiao),但(dan)是(shi),材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可(ke)能會(hui)很嚴重。例如,點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可(ke)能造成容器穿孔,應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)導致構(gou)件斷裂(lie),晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和選擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)雖(sui)然通常不(bu)會(hui)引起材(cai)料(liao)質量和尺(chi)寸的(de)(de)(de)(de)(de)明顯(xian)變化,但(dan)卻會(hui)使(shi)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)顯(xian)著下降(jiang)。因此(ci),評(ping)價局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)(du)不(bu)能簡單地采用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)前面(mian)(mian)介(jie)紹的(de)(de)(de)(de)(de)適用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa),這(zhe)時需要(yao)根據具體腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)類型(xing),以(yi)(yi)及對(dui)材(cai)料(liao)或(huo)(huo)結(jie)構(gou)安全可(ke)靠性的(de)(de)(de)(de)(de)影響等來選擇(ze)適用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)方法(fa)(fa)。例如,對(dui)于(yu)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding),可(ke)以(yi)(yi)采用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)密度(du)(du)(du)、平均點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)(du)(du)、最大點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)(du)(du)等指標進行綜合評(ping)價。斷裂(lie)壽命或(huo)(huo)斷裂(lie)時間法(fa)(fa)適用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)應(ying)(ying)力作用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)下的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),電阻率的(de)(de)(de)(de)(de)改變適用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)多(duo)數(shu)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。測定(ding)(ding)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件力學強度(du)(du)(du)或(huo)(huo)斷裂(lie)延(yan)伸率的(de)(de)(de)(de)(de)變化,不(bu)僅適用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)評(ping)定(ding)(ding)全面(mian)(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻的(de)(de)(de)(de)(de)或(huo)(huo)不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)(de)),更有利于(yu)評(ping)定(ding)(ding)各類局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。針對(dui)不(bu)同(tong)類型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)還有特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)方法(fa)(fa)。