金屬腐蝕可分為全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕主要包括晶間腐蝕、縫隙腐蝕(shi)、孔蝕(shi)、應力腐蝕開裂(lie),選擇性腐蝕等。不銹鋼和耐蝕合金雖然是以耐蝕為目的,但對于各種形式的腐蝕,不一定都具有優良的耐蝕性,不同材料對不同類型的腐蝕介質具有不同的耐蝕性。判斷材料耐蝕性的試驗方法,也按腐蝕的種類而有所不同,試驗的目的是比較準確測試材料對某種介質、某種腐蝕類型的耐蝕性。下面是常見幾種腐蝕試驗方法:
一、金屬(shu)的實驗(yan)室(shi)重(zhong)量法腐蝕試(shi)驗(yan)
它是(shi)根據腐蝕(shi)前后試樣重(zhong)量的(de)(de)(de)(de)變化來測(ce)定金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)速率,并(bing)以(yi)(yi)此判(pan)斷(duan)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性能。試驗時,如果(guo)(guo)金(jin)(jin)屬(shu)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)于(yu)介質中,試樣的(de)(de)(de)(de)重(zhong)量減(jian)小,可(ke)以(yi)(yi)用(yong)失(shi)量法測(ce)量;如果(guo)(guo)腐蝕(shi)產物的(de)(de)(de)(de)組分(fen)已知(zhi),并(bing)且牢固地(di)附著在金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)上,或者(zhe)腐蝕(shi)產物完全能收集起來,可(ke)以(yi)(yi)用(yong)增(zeng)重(zhong)法測(ce)量;如果(guo)(guo)當金(jin)(jin)屬(shu)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)時,一(yi)部分(fen)腐蝕(shi)產物脫落,一(yi)部分(fen)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)又(you)沉積在金(jin)(jin)屬(shu)試樣表(biao)面(mian)上,那末,試樣可(ke)能是(shi)增(zeng)重(zhong),也可(ke)能是(shi)失(shi)重(zhong)。然而試樣既有明顯腐蝕(shi),而增(zeng)重(zhong)量與失(shi)重(zhong)量相等(deng),試樣重(zhong)量完全不(bu)變的(de)(de)(de)(de)情況,在實際中卻是(shi)極罕見(jian)的(de)(de)(de)(de)。失(shi)重(zhong)法是(shi)常見(jian)金(jin)(jin)屬(shu)腐蝕(shi)重(zhong)量法中最常用(yong)的(de)(de)(de)(de)方法,但它只適(shi)應全面(mian)(均勻)腐蝕(shi),對于(yu)有高度選擇性的(de)(de)(de)(de)局部腐蝕(shi)毫無意(yi)義(yi)。
在實驗(yan)(yan)室進行腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)時(shi),應(ying)盡(jin)量模擬有(you)關的現(xian)場(chang)(chang)條件(jian),如果條件(jian)允許的話,應(ying)采用(yong)現(xian)場(chang)(chang)腐(fu)蝕介(jie)(jie)質(zhi)做試(shi)驗(yan)(yan),當(dang)然也可(ke)采用(yong)模擬生(sheng)產(chan)的介(jie)(jie)質(zhi),加速腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)介(jie)(jie)質(zhi)以及實驗(yan)(yan)室的介(jie)(jie)質(zhi)等。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)5%硫(liu)酸(suan)腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)方法(GB4334.6--84),主要適(shi)用(yong)測(ce)定含鉬奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在沸騰5%硫(liu)酸(suan)溶液中的腐(fu)蝕失重量,以試(shi)驗(yan)(yan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的耐均勻腐(fu)蝕性(xing)能。
二、晶間腐(fu)蝕(shi)試驗方法
晶(jing)間(jian)腐蝕試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)(fa)很(hen)多,這些試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)(fa)的原理和適用(yong)范(fan)圍各不(bu)(bu)相同,不(bu)(bu)同的試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)(fa)適用(yong)于不(bu)(bu)同的不(bu)(bu)銹鋼、合(he)金及不(bu)(bu)同的環(huan)境介質(zhi),因(yin)此,正確地(di)、合(he)理地(di)選擇(ze)晶(jing)間(jian)腐蝕試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)(fa)極為重要。
晶(jing)間腐蝕(shi)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)大(da)致可以(yi)分為化(hua)(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)、電(dian)化(hua)(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)及物理(li)(li)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)三大(da)類。化(hua)(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)很多(見(jian)表2-1),比(bi)較(jiao)成(cheng)熟,應用(yong)(yong)廣(guang)泛,其中一(yi)部分已列入國標,常見(jian)的(de)(de)(de)硫酸-硫酸銅試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)和沸騰硝酸試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)以(yi)后重點將介紹。電(dian)化(hua)(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)是(shi)(shi)正(zheng)在發(fa)展中的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),尚未(wei)標準(zhun)化(hua)(hua),它的(de)(de)(de)最(zui)大(da)優(you)點是(shi)(shi)快速,不(bu)破壞試(shi)(shi)(shi)樣,世界上許(xu)多國家對(dui)這(zhe)一(yi)方(fang)法(fa)(fa)進行了廣(guang)泛的(de)(de)(de)研究,有希望(wang)發(fa)展成(cheng)為一(yi)類快速、非(fei)破壞性的(de)(de)(de)現場(chang)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)。物理(li)(li)檢驗方(fang)法(fa)(fa)中是(shi)(shi)以(yi)金(jin)相(xiang)法(fa)(fa)和彎曲法(fa)(fa)應用(yong)(yong)最(zui)廣(guang),特別是(shi)(shi)金(jin)相(xiang)檢驗方(fang)法(fa)(fa)應用(yong)(yong)較(jiao)為廣(guang)泛。利用(yong)(yong)金(jin)相(xiang)或現代設備如(ru)電(dian)子(zi)顯微鏡(jing)和電(dian)子(zi)顯微探針等獲(huo)得(de)晶(jing)粒邊界附(fu)近的(de)(de)(de)組織結構和化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分的(de)(de)(de)變化(hua)(hua),判(pan)斷(duan)晶(jing)間腐蝕(shi)傾向。

三、孔(kong)蝕試驗方(fang)法(fa)
孔蝕(shi)(shi)試驗方(fang)法(fa),概(gai)括起來可(ke)以分(fen)為兩大(da)類(lei):一(yi)類(lei)是(shi)化(hua)(hua)學(xue)(xue)浸泡(pao)(pao)法(fa),另一(yi)類(lei)是(shi)電化(hua)(hua)學(xue)(xue)測(ce)量法(fa)。化(hua)(hua)學(xue)(xue)浸泡(pao)(pao)法(fa)見(jian)表2-2,這(zhe)些方(fang)法(fa)一(yi)直為人們廣泛采(cai)用,技術(shu)上也較(jiao)成(cheng)熟,目前國(guo)內及許多國(guo)家都有(you)(you)(you)這(zhe)方(fang)面的(de)(de)標準,國(guo)內也有(you)(you)(you)這(zhe)方(fang)面的(de)(de)標準,另外還有(you)(you)(you)一(yi)些試驗方(fang)法(fa)已經開展了許多工作,并得到了認可(ke)。化(hua)(hua)學(xue)(xue)浸泡(pao)(pao)方(fang)法(fa)是(shi)將(jiang)試樣浸泡(pao)(pao)在某些加速(su)的(de)(de)或天然的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境里,通過測(ce)量蝕(shi)(shi)孔的(de)(de)重量損失、數(shu)目、深度(du)和(he)大(da)小,測(ce)定金屬或合(he)金的(de)(de)耐孔蝕(shi)(shi)性能,或者通過測(ce)量臨界孔蝕(shi)(shi)溫(wen)度(du),蝕(shi)(shi)孔成(cheng)核所需的(de)(de)最低離(li)子濃度(du),確定金屬和(he)合(he)金的(de)(de)孔蝕(shi)(shi)敏感性。采(cai)用這(zhe)類(lei)方(fang)法(fa)測(ce)量的(de)(de)最大(da)優(you)點是(shi)陰陽極過程均(jun)在發(fa)生孔蝕(shi)(shi)的(de)(de)試樣上進行(xing),具有(you)(you)(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)陰極面積,蝕(shi)(shi)孔不在表面上發(fa)展,而是(shi)向試樣內部發(fa)展,這(zhe)與生產實際情況相(xiang)符。但(dan)是(shi),在天然條(tiao)件下進行(xing)測(ce)量時不方(fang)便(bian)、費(fei)時間。

最常用的化學浸泡法有:三氯化鐵試驗(GB4334.7-84),它是將按要求加工成的試樣放在6% FeCl3溶液中,在一定的溫度下(35℃或50℃)和一定的試驗時間(72h)內,測得試樣的失重、蝕孔數目及尺寸大小來評價材料的耐孔蝕性能;臨界孔蝕溫度試驗,它是利用材料在一定溫度范圍內,溫度升高,孔蝕電位變負,孔蝕也就容易產生這一原理,通過試驗,在一定的試驗溶液中,如10% FeCl3,找出試樣出現孔蝕現象的最低溫度,一般說來,臨界孔蝕溫度越低,耐孔蝕性越差;最低氯離子濃度試驗,它是利用陰離子濃度越高越易產生孔蝕,對具體的某種材料,只有當溶液中破壞鈍化膜的浸蝕性陰離子濃度達到某一臨界濃度時,孔蝕才會產生,因此產生孔蝕的最低氯離子濃度越小,材料對孔蝕越敏感。
電化學測量法是通過測量金屬和合金的孔蝕特征電位(臨界孔蝕電位和孔蝕保護電位)來確定它們的孔蝕傾向性的,這一方法雖然具有電化學測量所特有的快速的優點,但與實際生產情況有所不同。臨界孔蝕電位Eb是指材料產生孔蝕,且蝕孔能持續發展的最低電位。保護電位Ep是指已發展的蝕孔重新鈍化的最高電位。當材料在給定的介質中自然腐蝕電位Eo的數值大于Eb時,材料就產生孔蝕,材料Eb越正,耐孔蝕性能越好。當Eo>Ep時,鈍化膜開始發生破裂,開始溶解,但只要Eo<Eb,(也就是Ep<Eo<Eb)時由于鈍化膜破壞和金屬溶解所生成的微小凹陷,不可能擴展成蝕孔,材料的Ep越正,鈍化膜越難破裂,耐孔蝕性越好。
四、應力腐蝕破(po)裂試驗
根(gen)據加載方法的(de)不(bu)同(tong),可以分為恒(heng)(heng)應(ying)變(bian)法、恒(heng)(heng)載荷法和恒(heng)(heng)應(ying)變(bian)速(su)率(lv)法。恒(heng)(heng)應(ying)變(bian)法是通過某些機械手(shou)段,如手(shou)工(gong) 撬(qiao)杠尋壓機等把(ba)一(yi)(yi)定(ding)(ding)(ding)尺寸的(de)試(shi)(shi)樣彎至預定(ding)(ding)(ding)形態如U型、C型、彎梁型等,然后(hou)固定(ding)(ding)(ding);恒(heng)(heng)載荷法是將試(shi)(shi)樣一(yi)(yi)端固定(ding)(ding)(ding),另一(yi)(yi)端加上(shang)某一(yi)(yi)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)(ding)的(de)靜載荷,使試(shi)(shi)樣產生(sheng)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)(ding)應(ying)力;恒(heng)(heng)應(ying)變(bian)速(su)率(lv)法就是根(gen)據不(bu)同(tong)材料/介(jie)質體系,在特定(ding)(ding)(ding)的(de)應(ying)變(bian)速(su)率(lv)數(shu)值,在一(yi)(yi)種(zhong)專門(men)的(de)設(she)備(bei)-恒(heng)(heng)應(ying)變(bian)速(su)率(lv)試(shi)(shi)驗機上(shang),緩(huan)慢(man)而勻速(su)地(di)拉(la)伸試(shi)(shi)樣。在實際生(sheng)產中,由于冷熱加工(gong)常(chang)常(chang)會產生(sheng)殘余(yu)應(ying)力,焊(han)接殘余(yu)應(ying)力是最常(chang)見的(de)一(yi)(yi)種(zhong),因此,焊(han)接件也可用來作為應(ying)力腐(fu)蝕破裂試(shi)(shi)驗用試(shi)(shi)樣。
根據試驗介質的不同,可以分為3.5% NaCl溶液交替沉浸法,沸騰MgCl2溶液法,連多硫酸法,高溫高壓試驗法等,見表2-3。

