金(jin)屬腐(fu)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、孔(kong)蝕(shi)、應力腐(fu)蝕開(kai)裂,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、金屬的實驗(yan)室(shi)重量法腐蝕試驗(yan)
它是(shi)根據腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后試(shi)(shi)樣(yang)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)變化來(lai)測(ce)定(ding)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv),并以此判(pan)斷(duan)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)。試(shi)(shi)驗(yan)時,如(ru)果(guo)金(jin)屬(shu)(shu)溶(rong)解于(yu)介質中(zhong),試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)減小,可(ke)以用(yong)失(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang);如(ru)果(guo)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)組分(fen)已知,并且牢固地附(fu)著(zhu)在金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)上,或(huo)者腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)完(wan)全能(neng)收集(ji)起來(lai),可(ke)以用(yong)增(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang);如(ru)果(guo)當金(jin)屬(shu)(shu)溶(rong)解時,一部分(fen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)脫落,一部分(fen)溶(rong)解的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)又沉積在金(jin)屬(shu)(shu)試(shi)(shi)樣(yang)表面(mian)上,那末,試(shi)(shi)樣(yang)可(ke)能(neng)是(shi)增(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong),也可(ke)能(neng)是(shi)失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)。然而試(shi)(shi)樣(yang)既有明顯(xian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),而增(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)與失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)相等,試(shi)(shi)樣(yang)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)完(wan)全不變的(de)(de)(de)(de)(de)情況,在實際中(zhong)卻是(shi)極罕(han)見的(de)(de)(de)(de)(de)。失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)是(shi)常見金(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)中(zhong)最常用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa),但(dan)它只適應全面(mian)(均勻)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),對于(yu)有高(gao)度(du)選(xuan)擇性的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)毫無(wu)意(yi)義。
在實驗(yan)(yan)室進行腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)時,應盡量(liang)模擬有關的(de)現場(chang)條件(jian)(jian),如果(guo)條件(jian)(jian)允許的(de)話,應采(cai)用現場(chang)腐蝕(shi)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)做(zuo)試驗(yan)(yan),當然也可采(cai)用模擬生產(chan)的(de)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi),加速(su)腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)以(yi)及實驗(yan)(yan)室的(de)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)等。不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)5%硫酸腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)方法(GB4334.6--84),主要適用測(ce)定含鉬奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在沸騰5%硫酸溶(rong)液中(zhong)的(de)腐蝕(shi)失重量(liang),以(yi)試驗(yan)(yan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐均勻腐蝕(shi)性能。
二、晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕試驗方法(fa)
晶間腐蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法很多,這(zhe)些(xie)試驗(yan)方(fang)法的(de)原理(li)和適用(yong)范圍各(ge)不(bu)相(xiang)同,不(bu)同的(de)試驗(yan)方(fang)法適用(yong)于不(bu)同的(de)不(bu)銹鋼、合金及不(bu)同的(de)環境(jing)介(jie)質,因此,正確(que)地(di)、合理(li)地(di)選擇(ze)晶間腐蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法極為重要。
晶(jing)間(jian)腐蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)大(da)致可(ke)以分為化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、電化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及物(wu)理(li)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三(san)大(da)類。化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)很多(見(jian)(jian)表2-1),比較(jiao)成(cheng)熟(shu),應用(yong)廣泛(fan),其中(zhong)一部分已列(lie)入國標(biao),常見(jian)(jian)的(de)硫酸(suan)-硫酸(suan)銅試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和沸騰硝酸(suan)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)以后重點將介紹。電化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)正(zheng)在發(fa)展中(zhong)的(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),尚未(wei)標(biao)準化,它的(de)最大(da)優(you)點是(shi)快速(su),不破(po)壞(huai)(huai)試(shi)(shi)樣,世界上許(xu)多國家對這一方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)進行了(le)廣泛(fan)的(de)研究,有希望發(fa)展成(cheng)為一類快速(su)、非破(po)壞(huai)(huai)性的(de)現(xian)場(chang)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。物(wu)理(li)檢(jian)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)中(zhong)是(shi)以金(jin)相法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和彎曲法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應用(yong)最廣,特別是(shi)金(jin)相檢(jian)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應用(yong)較(jiao)為廣泛(fan)。利用(yong)金(jin)相或現(xian)代設(she)備如電子顯微鏡和電子顯微探針等(deng)獲得晶(jing)粒邊界附近的(de)組織結構和化學(xue)(xue)成(cheng)分的(de)變化,判斷晶(jing)間(jian)腐蝕傾向。

三、孔蝕(shi)試驗(yan)方法
孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)試驗方法(fa),概括起來可以分為兩大(da)類(lei)(lei):一(yi)類(lei)(lei)是化(hua)(hua)學浸泡法(fa),另(ling)一(yi)類(lei)(lei)是電化(hua)(hua)學測量(liang)法(fa)。化(hua)(hua)學浸泡法(fa)見(jian)表2-2,這些(xie)方法(fa)一(yi)直為人們廣(guang)泛采用,技術(shu)上也較成(cheng)熟,目前國(guo)內(nei)及許(xu)多(duo)國(guo)家都有這方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)標準(zhun),國(guo)內(nei)也有這方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)標準(zhun),另(ling)外還(huan)有一(yi)些(xie)試驗方法(fa)已經開展(zhan)了(le)許(xu)多(duo)工作(zuo),并得到了(le)認可。化(hua)(hua)學浸泡方法(fa)是將試樣(yang)浸泡在(zai)某些(xie)加(jia)速的(de)(de)(de)(de)(de)或(huo)(huo)天然的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境里(li),通過(guo)測量(liang)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)重量(liang)損失、數目、深度(du)和大(da)小,測定金(jin)屬(shu)或(huo)(huo)合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng),或(huo)(huo)者通過(guo)測量(liang)臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)溫度(du),蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)成(cheng)核所需的(de)(de)(de)(de)(de)最低離子(zi)濃度(du),確定金(jin)屬(shu)和合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)敏感性(xing)。采用這類(lei)(lei)方法(fa)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)最大(da)優點是陰(yin)陽極過(guo)程(cheng)均在(zai)發(fa)生(sheng)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)試樣(yang)上進(jin)行,具有較大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)陰(yin)極面(mian)(mian)積,蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)不在(zai)表面(mian)(mian)上發(fa)展(zhan),而是向試樣(yang)內(nei)部發(fa)展(zhan),這與(yu)生(sheng)產(chan)實際情況相符。但是,在(zai)天然條件下進(jin)行測量(liang)時不方便、費時間(jian)。

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、應力腐蝕破裂試驗
根(gen)據加載(zai)方法(fa)的(de)(de)(de)不同(tong),可以(yi)分為恒(heng)應(ying)變(bian)法(fa)、恒(heng)載(zai)荷法(fa)和(he)恒(heng)應(ying)變(bian)速(su)(su)率法(fa)。恒(heng)應(ying)變(bian)法(fa)是通過某些機(ji)械手(shou)段,如手(shou)工 撬杠尋壓機(ji)等把一(yi)(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)尺寸的(de)(de)(de)試樣彎至(zhi)預定(ding)(ding)(ding)(ding)形(xing)態如U型(xing)、C型(xing)、彎梁型(xing)等,然后固定(ding)(ding)(ding)(ding);恒(heng)載(zai)荷法(fa)是將試樣一(yi)(yi)端固定(ding)(ding)(ding)(ding),另一(yi)(yi)端加上(shang)某一(yi)(yi)恒(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)靜載(zai)荷,使試樣產(chan)生(sheng)恒(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding)應(ying)力;恒(heng)應(ying)變(bian)速(su)(su)率法(fa)就是根(gen)據不同(tong)材(cai)料/介質(zhi)體系,在特定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)應(ying)變(bian)速(su)(su)率數值,在一(yi)(yi)種專門(men)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)-恒(heng)應(ying)變(bian)速(su)(su)率試驗機(ji)上(shang),緩(huan)慢而勻速(su)(su)地拉伸試樣。在實際(ji)生(sheng)產(chan)中,由(you)于冷熱加工常常會產(chan)生(sheng)殘余(yu)應(ying)力,焊接殘余(yu)應(ying)力是最常見的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種,因此,焊接件也可用來作(zuo)為應(ying)力腐蝕(shi)破裂試驗用試樣。
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。

