材(cai)料的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)傾向由其熱力(li)學(xue)穩定(ding)性決定(ding),熱力(li)學(xue)上不穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料具有腐(fu)蝕(shi)自(zi)發(fa)性。然而,造(zao)成的(de)(de)(de)(de)破壞狀況(kuang)和程度大小則取決于(yu)腐(fu)蝕(shi)動力(li)學(xue)。定(ding)量評(ping)定(ding)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性和腐(fu)蝕(shi)程度的(de)(de)(de)(de)大小需要科學(xue)的(de)(de)(de)(de)方法。腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)類型不同,所采用的(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)方法也不同。

一、均勻腐蝕程度的(de)評定(ding)方法

   對于全面(mian)腐(fu)蝕(shi)情況下的均勻腐蝕,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)(liang)法具有(you)靈敏、有(you)效、用途(tu)廣(guang)泛的(de)特點,是最基本的(de)定(ding)量(liang)(liang)評定(ding)方法之一。通(tong)過(guo)腐蝕(shi)前(qian)后的(de)質量(liang)(liang)變化(hua)(hua)(增加或(huo)減(jian)少)來(lai)表示(shi)腐蝕(shi)的(de)平均速率。若腐蝕(shi)產物(wu)全部(bu)牢固(gu)地附著于試樣,或(huo)雖然(ran)有(you)脫(tuo)落但(dan)易(yi)于全部(bu)收集,則(ze)常用增重法來(lai)表示(shi)。反之,如果腐蝕(shi)產物(wu)完全脫(tuo)落或(huo)易(yi)于全部(bu)清除(chu),則(ze)往(wang)往(wang)采用失重法。平均腐蝕(shi)速率(單位時間單位面(mian)積的(de)質量(liang)(liang)變化(hua)(hua))的(de)計算(suan)公(gong)式為:

   式(shi)中,為(wei)(wei)腐蝕(shi)速率(lv),g/(m2?h); Aw 為(wei)(wei)試(shi)樣腐蝕(shi)前(qian)后質量的(de)(de)變(bian)化量, g;S 為(wei)(wei)試(shi)樣的(de)(de)表面積,m2;t為(wei)(wei)試(shi)樣腐蝕(shi)的(de)(de)時間,h。

   需要注意的是(shi),按式(shi)(1-1)計算(suan)腐(fu)蝕(shi)速(su)率是(shi)假定(ding)整個試驗周期(qi)內(nei)腐(fu)蝕(shi)始終以恒定(ding)的速(su)度進行,而實(shi)際中(zhong)常常并(bing)非(fei)如此。當(dang)采(cai)用失重法(fa)時,應(ying)按有關標準規定(ding)的方法(fa)去除試樣(yang)表面(mian)的殘余(yu)腐(fu)蝕(shi)產物。公(gong)式(shi)中(zhong)的S通常是(shi)利用試樣(yang)腐(fu)蝕(shi)前的表面(mian)積。當(dang)試驗周期(qi)內(nei)腐(fu)蝕(shi)導致試樣(yang)的表面(mian)積變化比較明顯時,將會影響數(shu)據(ju)的真實(shi)性(xing)。

 2. 深度法

   從工程應用(yong)角(jiao)度(du)(du)上(shang)看,影響設(she)備(bei)壽命和安全的(de)重要指標(biao)(biao)是腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)后構(gou)件(jian)的(de)有效(xiao)截(jie)面尺寸(cun)。因此,用(yong)深度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)表示(shi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程度(du)(du)更有實(shi)際意義,特別(bie)是衡(heng)量不同密度(du)(du)的(de)材(cai)料(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程度(du)(du),目前(qian)該(gai)方法(fa)(fa)(fa)(fa)已被納入(ru)有關(guan)標(biao)(biao)準(如(ru)我國國標(biao)(biao)GB10124—1988《金屬材(cai)料(liao)(liao)實(shi)驗室均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)全浸試驗方法(fa)(fa)(fa)(fa)》,美國材(cai)料(liao)(liao)試驗協會標(biao)(biao)準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過直接(jie)測(ce)量腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前(qian)后或(huo)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程中某兩時刻的(de)試樣厚度(du)(du),就可(ke)(ke)以得到深度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)表征的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(失(shi)厚或(huo)增厚)。可(ke)(ke)選擇具有足夠精度(du)(du)的(de)工具和儀(yi)器直接(jie)測(ce)量厚度(du)(du)變化,也(ye)可(ke)(ke)以采用(yong)無(wu)損測(ce)厚的(de)方法(fa)(fa)(fa)(fa),如(ru)渦流(liu)法(fa)(fa)(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)(fa)(fa)、射線(xian)照相法(fa)(fa)(fa)(fa)和電阻法(fa)(fa)(fa)(fa)等,破壞法(fa)(fa)(fa)(fa)中以金相剖面法(fa)(fa)(fa)(fa)最為(wei)(wei)實(shi)用(yong)。深度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)表征的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率可(ke)(ke)以由質(zhi)量法(fa)(fa)(fa)(fa)計算出的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率換算得到,換算公(gong)式為(wei)(wei):

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

   對(dui)于(yu)腐蝕(shi)減薄(bo)情況,p為腐蝕(shi)材料的(de)(de)密(mi)度(du)(du)(du);對(dui)于(yu)增厚情況,p為腐蝕(shi)產物的(de)(de)密(mi)度(du)(du)(du)。但實際中腐蝕(shi)產物密(mi)度(du)(du)(du)的(de)(de)準(zhun)確(que)值難以(yi)確(que)定,因而式(1-2)一般僅適用(yong)于(yu)減薄(bo)情況,p的(de)(de)單位為g/cm2。深度(du)(du)(du)法(fa)和質量(liang)法(fa)表征的(de)(de)腐蝕(shi)速率也可以(yi)用(yong)其他(ta)的(de)(de)量(liang)綱單位。

   根據深度法(fa)表(biao)征的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率大小不同,可以(yi)將材料的耐蝕(shi)(shi)性分為(wei)不同的等級(ji),表(biao)1-2給出了 10 級(ji)標(biao)準分類(lei)(lei)法(fa)。該分類(lei)(lei)方法(fa)對有(you)些工(gong)程應用背景而言顯得過細,因此還(huan)有(you)低于(yu)10 級(ji)的其他分類(lei)(lei)法(fa)。但不管(guan)按(an)幾級(ji)分類(lei)(lei),其僅具有(you)相對性和參考性,科(ke)學地評(ping)定腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等級(ji)還(huan)必須考慮具體的應用背景。

 3. 電流密度表征法(fa)

   金屬(shu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化學(xue)腐蝕(shi)是由陽極(ji)溶(rong)解(jie)導致的(de)(de),因而(er)電(dian)(dian)(dian)化學(xue)腐蝕(shi)的(de)(de)速(su)率可以用陽極(ji)反(fan)應的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流密度來表征。法拉第定律指(zhi)出,當電(dian)(dian)(dian)流通過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶(rong)液時,電(dian)(dian)(dian)極(ji)上發生電(dian)(dian)(dian)化學(xue)變(bian)化的(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)量與通過(guo)(guo)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量成(cheng)正比(bi),與電(dian)(dian)(dian)極(ji)反(fan)應中轉移的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷數成(cheng)反(fan)比(bi)。設通過(guo)(guo)陽極(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流為(wei)(wei)I,通電(dian)(dian)(dian)時間為(wei)(wei)t,則時間內通過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量為(wei)(wei) It,相應溶(rong)解(jie)掉的(de)(de)金屬(shu)的(de)(de)質(zhi)量 Am 為(wei)(wei)

   前面(mian)所介紹的腐蝕(shi)速(su)率表征方(fang)法(fa)(fa)均適用于均勻腐蝕(shi)情況(kuang)。而對于非均勻腐蝕(shi),即(ji)使是(shi)全面(mian)腐蝕(shi),上述方(fang)法(fa)(fa)也不適用,這(zhe)時(shi)需要借助(zhu)其他方(fang)法(fa)(fa)來評定(ding)腐蝕(shi)程度。

二(er)、局部腐蝕程度的評定方法

   包括應力(li)作用(yong)下的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)在內(nei)的(de)(de)廣義局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點是(shi)材料的(de)(de)質(zhi)量損(sun)失很小(xiao),但是(shi),材料的(de)(de)局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可(ke)能(neng)會很嚴重。例如,點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可(ke)能(neng)造成容器穿孔,應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會導致(zhi)構件斷裂,晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和選擇性腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)雖然通常不(bu)會引起(qi)材料質(zhi)量和尺寸的(de)(de)明顯(xian)變(bian)化(hua),但卻(que)會使(shi)材料的(de)(de)強(qiang)度(du)顯(xian)著下降。因此,評(ping)價局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)不(bu)能(neng)簡單地(di)采用(yong)前面介(jie)紹的(de)(de)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方法,這時需(xu)要(yao)根據具體腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)類型,以及對材料或結構安全可(ke)靠性的(de)(de)影響(xiang)等(deng)來選擇適(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)評(ping)定(ding)方法。例如,對于(yu)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)評(ping)定(ding),可(ke)以采用(yong)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)密度(du)、平均點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)、最(zui)大點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)等(deng)指(zhi)標進(jin)行綜合評(ping)價。斷裂壽命(ming)或斷裂時間(jian)法適(shi)(shi)用(yong)于(yu)應力(li)作用(yong)下的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),電阻率的(de)(de)改變(bian)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)多數局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。測定(ding)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件力(li)學強(qiang)度(du)或斷裂延伸(shen)率的(de)(de)變(bian)化(hua),不(bu)僅(jin)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)評(ping)定(ding)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻(yun)的(de)(de)或不(bu)均勻(yun)的(de)(de)),更(geng)有利于(yu)評(ping)定(ding)各類局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。針對不(bu)同類型的(de)(de)局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)還有特定(ding)的(de)(de)評(ping)定(ding)方法。