金屬(shu)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(fu)蝕、孔蝕(shi)、應力腐(fu)蝕開(kai)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(jin)屬的(de)實驗室重(zhong)量法腐蝕(shi)試(shi)驗
它是(shi)根(gen)據腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前后試(shi)樣重(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)變(bian)化來(lai)測定金(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率,并以(yi)此判(pan)斷(duan)材料(liao)的(de)耐蝕(shi)性能(neng)。試(shi)驗時,如(ru)(ru)果(guo)(guo)(guo)金(jin)屬(shu)溶(rong)(rong)解于介質(zhi)中,試(shi)樣的(de)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)減小,可(ke)以(yi)用失(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)(fa)測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang);如(ru)(ru)果(guo)(guo)(guo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)的(de)組分(fen)已知,并且牢固地附著(zhu)在金(jin)屬(shu)的(de)表(biao)面上,或者腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)完全(quan)能(neng)收(shou)集起來(lai),可(ke)以(yi)用增(zeng)(zeng)重(zhong)法(fa)(fa)測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang);如(ru)(ru)果(guo)(guo)(guo)當金(jin)屬(shu)溶(rong)(rong)解時,一部(bu)分(fen)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)脫(tuo)落,一部(bu)分(fen)溶(rong)(rong)解的(de)金(jin)屬(shu)又(you)沉積在金(jin)屬(shu)試(shi)樣表(biao)面上,那末,試(shi)樣可(ke)能(neng)是(shi)增(zeng)(zeng)重(zhong),也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)失(shi)重(zhong)。然而試(shi)樣既(ji)有明顯腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),而增(zeng)(zeng)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)與失(shi)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)相等,試(shi)樣重(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)完全(quan)不變(bian)的(de)情況,在實際中卻是(shi)極(ji)罕見的(de)。失(shi)重(zhong)法(fa)(fa)是(shi)常(chang)見金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)(fa)中最常(chang)用的(de)方(fang)法(fa)(fa),但(dan)它只適應全(quan)面(均勻)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),對于有高度選擇性的(de)局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)毫無意(yi)義。
在實(shi)驗(yan)(yan)室進行腐蝕試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時,應(ying)(ying)盡量模擬有關的(de)(de)現場條件,如果(guo)條件允(yun)許的(de)(de)話,應(ying)(ying)采用(yong)現場腐蝕介(jie)質(zhi)(zhi)做試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan),當然(ran)也可采用(yong)模擬生產(chan)的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi),加速腐蝕試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)介(jie)質(zhi)(zhi)以及實(shi)驗(yan)(yan)室的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)等(deng)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)5%硫酸腐蝕試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(GB4334.6--84),主(zhu)要適(shi)用(yong)測(ce)定含鉬奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在沸騰5%硫酸溶液中的(de)(de)腐蝕失(shi)重量,以試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐均(jun)勻(yun)腐蝕性能(neng)。
二、晶間腐蝕試驗方法
晶間(jian)腐蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法很多,這些(xie)試驗(yan)方(fang)法的(de)原理(li)和適用范(fan)圍各(ge)不相同,不同的(de)試驗(yan)方(fang)法適用于(yu)不同的(de)不銹鋼、合(he)金(jin)及不同的(de)環境介質(zhi),因(yin)此(ci),正確地、合(he)理(li)地選擇晶間(jian)腐蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法極為重要。
晶(jing)間腐蝕(shi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)大(da)致(zhi)可(ke)以(yi)分(fen)為化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)、電化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)及物(wu)理試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)三(san)大(da)類(lei)。化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)很多(duo)(見表(biao)2-1),比較成(cheng)熟(shu),應用(yong)(yong)廣(guang)(guang)泛(fan),其中(zhong)(zhong)一(yi)部分(fen)已(yi)列入國標,常見的(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)銅試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)和(he)(he)沸騰(teng)硝酸(suan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)以(yi)后重點(dian)將(jiang)介紹。電化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)是(shi)(shi)正在發展(zhan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa),尚(shang)未標準化(hua),它的(de)(de)(de)最(zui)大(da)優點(dian)是(shi)(shi)快速(su),不破(po)壞(huai)試(shi)(shi)(shi)樣,世界上許多(duo)國家對這一(yi)方法(fa)(fa)進行了廣(guang)(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)研究,有希(xi)望發展(zhan)成(cheng)為一(yi)類(lei)快速(su)、非破(po)壞(huai)性的(de)(de)(de)現場試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)。物(wu)理檢(jian)驗(yan)方法(fa)(fa)中(zhong)(zhong)是(shi)(shi)以(yi)金相(xiang)法(fa)(fa)和(he)(he)彎曲法(fa)(fa)應用(yong)(yong)最(zui)廣(guang)(guang),特別(bie)是(shi)(shi)金相(xiang)檢(jian)驗(yan)方法(fa)(fa)應用(yong)(yong)較為廣(guang)(guang)泛(fan)。利用(yong)(yong)金相(xiang)或現代設備如(ru)電子(zi)顯微(wei)鏡和(he)(he)電子(zi)顯微(wei)探針(zhen)等獲得晶(jing)粒邊界附近的(de)(de)(de)組織結構(gou)和(he)(he)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)變化(hua),判斷晶(jing)間腐蝕(shi)傾向。

三、孔(kong)蝕試(shi)驗方法(fa)
孔(kong)蝕(shi)試驗(yan)方(fang)(fang)法(fa),概括(kuo)起(qi)來(lai)可以分為兩大(da)(da)類(lei)(lei)(lei):一(yi)類(lei)(lei)(lei)是(shi)化學浸(jin)泡(pao)(pao)法(fa),另(ling)(ling)一(yi)類(lei)(lei)(lei)是(shi)電化學測量(liang)(liang)法(fa)。化學浸(jin)泡(pao)(pao)法(fa)見表2-2,這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)方(fang)(fang)法(fa)一(yi)直為人們廣泛采用,技術上也較(jiao)成(cheng)熟,目前國(guo)(guo)內(nei)及許(xu)多國(guo)(guo)家都有這(zhe)(zhe)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)標準,國(guo)(guo)內(nei)也有這(zhe)(zhe)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)標準,另(ling)(ling)外還有一(yi)些(xie)(xie)試驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)已(yi)經開(kai)展了許(xu)多工作(zuo),并(bing)得到了認可。化學浸(jin)泡(pao)(pao)方(fang)(fang)法(fa)是(shi)將試樣(yang)(yang)浸(jin)泡(pao)(pao)在(zai)(zai)某些(xie)(xie)加速(su)的(de)(de)(de)或(huo)(huo)天(tian)然的(de)(de)(de)腐蝕(shi)環(huan)境里,通過測量(liang)(liang)蝕(shi)孔(kong)的(de)(de)(de)重量(liang)(liang)損失、數(shu)目、深度和大(da)(da)小,測定(ding)金屬(shu)或(huo)(huo)合(he)金的(de)(de)(de)耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能,或(huo)(huo)者通過測量(liang)(liang)臨(lin)界(jie)孔(kong)蝕(shi)溫(wen)度,蝕(shi)孔(kong)成(cheng)核(he)所需的(de)(de)(de)最低離子濃度,確定(ding)金屬(shu)和合(he)金的(de)(de)(de)孔(kong)蝕(shi)敏感(gan)性(xing)。采用這(zhe)(zhe)類(lei)(lei)(lei)方(fang)(fang)法(fa)測量(liang)(liang)的(de)(de)(de)最大(da)(da)優點是(shi)陰陽極過程均在(zai)(zai)發生(sheng)孔(kong)蝕(shi)的(de)(de)(de)試樣(yang)(yang)上進(jin)行(xing),具有較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)(de)陰極面(mian)(mian)積,蝕(shi)孔(kong)不在(zai)(zai)表面(mian)(mian)上發展,而是(shi)向試樣(yang)(yang)內(nei)部(bu)發展,這(zhe)(zhe)與(yu)生(sheng)產(chan)實(shi)際情(qing)況相符。但是(shi),在(zai)(zai)天(tian)然條(tiao)件下進(jin)行(xing)測量(liang)(liang)時不方(fang)(fang)便、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(li)腐蝕破裂(lie)試驗(yan)
根據(ju)加載(zai)方法(fa)(fa)的不同,可以分為(wei)恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變(bian)(bian)法(fa)(fa)、恒(heng)(heng)載(zai)荷(he)法(fa)(fa)和(he)恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率法(fa)(fa)。恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變(bian)(bian)法(fa)(fa)是(shi)通過(guo)某(mou)些機械手段,如(ru)手工(gong) 撬杠(gang)尋壓機等(deng)把(ba)一(yi)定尺寸(cun)的試(shi)(shi)樣彎至預定形態如(ru)U型、C型、彎梁型等(deng),然后固(gu)(gu)定;恒(heng)(heng)載(zai)荷(he)法(fa)(fa)是(shi)將試(shi)(shi)樣一(yi)端固(gu)(gu)定,另一(yi)端加上某(mou)一(yi)恒(heng)(heng)定的靜載(zai)荷(he),使試(shi)(shi)樣產生恒(heng)(heng)定應(ying)(ying)力;恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率法(fa)(fa)就是(shi)根據(ju)不同材料/介質體系,在特定的應(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率數值,在一(yi)種(zhong)(zhong)專門的設(she)備-恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率試(shi)(shi)驗(yan)(yan)機上,緩慢(man)而勻速(su)(su)地(di)拉伸試(shi)(shi)樣。在實際生產中,由于冷熱(re)加工(gong)常常會產生殘余應(ying)(ying)力,焊接(jie)殘余應(ying)(ying)力是(shi)最常見的一(yi)種(zhong)(zhong),因此,焊接(jie)件也可用來作(zuo)為(wei)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕破裂試(shi)(shi)驗(yan)(yan)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。

