材料的腐蝕傾向由其(qi)熱力(li)學穩(wen)定(ding)性(xing)決定(ding),熱力(li)學上不(bu)穩(wen)定(ding)的材料具有腐蝕自發性(xing)。然而,造(zao)成的破壞狀(zhuang)況和程度(du)大(da)小則取(qu)決于腐蝕動(dong)力(li)學。定(ding)量評定(ding)材料的耐蝕性(xing)和腐蝕程度(du)的大(da)小需要科學的方法。腐蝕的類型不(bu)同,所采(cai)用的評定(ding)方法也不(bu)同。

一、均勻腐(fu)蝕程度的(de)評定方法

   對于全面(mian)腐蝕情況下的均(jun)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(liang)法

   質量(liang)法具有(you)靈敏、有(you)效(xiao)、用(yong)途廣泛(fan)的(de)(de)特點,是最基本的(de)(de)定量(liang)評定方法之一(yi)。通(tong)過腐(fu)蝕(shi)(shi)前后(hou)的(de)(de)質量(liang)變化(增加或減少)來(lai)表(biao)示(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)平均速率。若腐(fu)蝕(shi)(shi)產物全部牢固地附著(zhu)于試樣,或雖然有(you)脫落但易于全部收(shou)集,則常(chang)用(yong)增重法來(lai)表(biao)示(shi)。反(fan)之,如果腐(fu)蝕(shi)(shi)產物完(wan)全脫落或易于全部清除,則往(wang)往(wang)采用(yong)失重法。平均腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(單位(wei)時間單位(wei)面積的(de)(de)質量(liang)變化)的(de)(de)計算公(gong)式為:

   式中,為(wei)腐(fu)蝕速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試樣(yang)(yang)腐(fu)蝕前后質量(liang)(liang)的變化量(liang)(liang), g;S 為(wei)試樣(yang)(yang)的表面積,m2;t為(wei)試樣(yang)(yang)腐(fu)蝕的時間,h。

   需要注意的是(shi)(shi),按式(shi)(1-1)計(ji)算腐蝕速(su)率是(shi)(shi)假定整個試(shi)驗(yan)周期(qi)內腐蝕始終以恒(heng)定的速(su)度進行,而實際中(zhong)常常并(bing)非如此(ci)。當(dang)采(cai)用失重法(fa)時,應按有關標準規定的方法(fa)去除(chu)試(shi)樣表面的殘(can)余(yu)腐蝕產物。公式(shi)中(zhong)的S通常是(shi)(shi)利用試(shi)樣腐蝕前的表面積。當(dang)試(shi)驗(yan)周期(qi)內腐蝕導致試(shi)樣的表面積變化(hua)比(bi)較明顯時,將(jiang)會影響(xiang)數據的真(zhen)實性。

 2. 深度(du)法

   從工程應用(yong)角度上看,影響設備壽(shou)命和安(an)全的(de)重要指標(biao)是腐蝕(shi)后(hou)構件的(de)有效截面(mian)尺寸。因此,用(yong)深(shen)(shen)度法(fa)(fa)表示(shi)腐蝕(shi)程度更有實(shi)際意義,特別是衡(heng)量不(bu)同密度的(de)材料(liao)的(de)腐蝕(shi)程度,目前(qian)該方(fang)法(fa)(fa)已被納(na)入有關標(biao)準(如我國(guo)國(guo)標(biao)GB10124—1988《金屬材料(liao)實(shi)驗(yan)室均勻(yun)腐蝕(shi)全浸試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)》,美國(guo)材料(liao)試(shi)驗(yan)協(xie)會標(biao)準 ASTM G1、ASTM G31等(deng))。通過(guo)直(zhi)接測量腐蝕(shi)前(qian)后(hou)或(huo)(huo)腐蝕(shi)過(guo)程中某兩時刻的(de)試(shi)樣(yang)厚度,就可(ke)以得到深(shen)(shen)度法(fa)(fa)表征的(de)腐蝕(shi)速(su)率(失厚或(huo)(huo)增厚)。可(ke)選擇(ze)具有足夠精(jing)度的(de)工具和儀器(qi)直(zhi)接測量厚度變化(hua),也可(ke)以采用(yong)無損測厚的(de)方(fang)法(fa)(fa),如渦流法(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)、射線照相(xiang)(xiang)法(fa)(fa)和電(dian)阻法(fa)(fa)等(deng),破壞法(fa)(fa)中以金相(xiang)(xiang)剖(pou)面(mian)法(fa)(fa)最(zui)為實(shi)用(yong)。深(shen)(shen)度法(fa)(fa)表征的(de)腐蝕(shi)速(su)率可(ke)以由(you)質量法(fa)(fa)計算(suan)(suan)出的(de)腐蝕(shi)速(su)率換算(suan)(suan)得到,換算(suan)(suan)公式(shi)為:

   式中,分別為深度法和(he)(he)質量法表示的腐蝕速率,單(dan)位(wei)分別為mm/a和(he)(he)g/(m2·h)。

   對(dui)于腐(fu)蝕減薄情(qing)(qing)況(kuang),p為(wei)腐(fu)蝕材料的(de)(de)密度(du);對(dui)于增厚(hou)情(qing)(qing)況(kuang),p為(wei)腐(fu)蝕產物的(de)(de)密度(du)。但(dan)實際中腐(fu)蝕產物密度(du)的(de)(de)準確值難以確定,因而式(1-2)一般僅適(shi)用(yong)于減薄情(qing)(qing)況(kuang),p的(de)(de)單位為(wei)g/cm2。深度(du)法和質量法表(biao)征的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)率(lv)也(ye)可(ke)以用(yong)其他的(de)(de)量綱單位。

   根據深度法(fa)表(biao)征的(de)腐蝕速率大(da)小不(bu)同,可以將(jiang)材料的(de)耐蝕性分為不(bu)同的(de)等級,表(biao)1-2給出(chu)了(le) 10 級標準(zhun)分類(lei)法(fa)。該分類(lei)方法(fa)對有(you)些工程應用(yong)背景(jing)而言(yan)顯(xian)得過(guo)細,因此還(huan)有(you)低于10 級的(de)其他分類(lei)法(fa)。但不(bu)管(guan)按(an)幾級分類(lei),其僅(jin)具有(you)相(xiang)對性和參(can)考(kao)性,科學(xue)地評定腐蝕等級還(huan)必須考(kao)慮(lv)具體(ti)的(de)應用(yong)背景(jing)。

 3. 電流密度表征法(fa)

   金(jin)屬的(de)(de)電(dian)化學腐蝕是(shi)由陽極(ji)溶解導(dao)致的(de)(de),因而(er)電(dian)化學腐蝕的(de)(de)速率(lv)可(ke)以用陽極(ji)反應(ying)的(de)(de)電(dian)流(liu)密度來表征。法(fa)拉第定律指出,當電(dian)流(liu)通過電(dian)解質(zhi)溶液時,電(dian)極(ji)上發生電(dian)化學變化的(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)量(liang)(liang)與(yu)通過的(de)(de)電(dian)量(liang)(liang)成正比,與(yu)電(dian)極(ji)反應(ying)中轉(zhuan)移(yi)的(de)(de)電(dian)荷數成反比。設(she)通過陽極(ji)的(de)(de)電(dian)流(liu)為I,通電(dian)時間(jian)為t,則(ze)時間(jian)內通過電(dian)極(ji)的(de)(de)電(dian)量(liang)(liang)為 It,相應(ying)溶解掉的(de)(de)金(jin)屬的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang) Am 為

   前(qian)面(mian)所介紹的腐蝕速率表征(zheng)方法(fa)均適(shi)用于均勻腐蝕情(qing)況。而對于非均勻腐蝕,即使是全面(mian)腐蝕,上述方法(fa)也不適(shi)用,這(zhe)時(shi)需(xu)要借助其(qi)他方法(fa)來評定腐蝕程(cheng)度。

二、局部腐(fu)蝕程度的評定方法

   包括應力(li)作用(yong)(yong)下的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)在內(nei)的(de)(de)(de)(de)廣義局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)特點是(shi)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)質量損失很小,但是(shi),材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可(ke)(ke)能會很嚴重(zhong)。例如(ru),點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可(ke)(ke)能造(zao)成容器穿(chuan)孔,應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會導致構件(jian)斷(duan)裂(lie)(lie),晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和選擇性(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)雖(sui)然(ran)通常不(bu)會引起材(cai)料(liao)(liao)質量和尺寸的(de)(de)(de)(de)明顯變化,但卻會使材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度顯著下降。因此,評(ping)(ping)(ping)價(jia)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度不(bu)能簡(jian)單地采用(yong)(yong)前(qian)面介紹的(de)(de)(de)(de)適(shi)用(yong)(yong)于(yu)均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)方法(fa),這時(shi)需要根據(ju)具(ju)體腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)類型(xing),以(yi)及對材(cai)料(liao)(liao)或(huo)結構安全可(ke)(ke)靠性(xing)的(de)(de)(de)(de)影響等來選擇適(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)方法(fa)。例如(ru),對于(yu)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding),可(ke)(ke)以(yi)采用(yong)(yong)點蝕(shi)(shi)(shi)密度、平(ping)均(jun)點蝕(shi)(shi)(shi)深(shen)度、最大點蝕(shi)(shi)(shi)深(shen)度等指標進行綜合評(ping)(ping)(ping)價(jia)。斷(duan)裂(lie)(lie)壽命或(huo)斷(duan)裂(lie)(lie)時(shi)間法(fa)適(shi)用(yong)(yong)于(yu)應力(li)作用(yong)(yong)下的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),電阻率的(de)(de)(de)(de)改(gai)變適(shi)用(yong)(yong)于(yu)多數(shu)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。測定(ding)(ding)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)前(qian)后試(shi)件(jian)力(li)學(xue)強(qiang)度或(huo)斷(duan)裂(lie)(lie)延伸率的(de)(de)(de)(de)變化,不(bu)僅(jin)適(shi)用(yong)(yong)于(yu)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)或(huo)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)),更有利(li)于(yu)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)各類局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。針(zhen)對不(bu)同類型(xing)的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)還有特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)定(ding)(ding)方法(fa)。