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、孔蝕(shi)、應力腐蝕(shi)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)室重量法(fa)腐蝕試驗(yan)
它是(shi)根據腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前(qian)后(hou)試(shi)(shi)(shi)樣重(zhong)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)變(bian)化來測定金(jin)屬的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率,并以此(ci)判斷材料的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性能。試(shi)(shi)(shi)驗時,如(ru)果(guo)金(jin)屬溶(rong)解(jie)于(yu)介質(zhi)中(zhong),試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)(de)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)減小(xiao),可以用失(shi)量(liang)(liang)(liang)法測量(liang)(liang)(liang);如(ru)果(guo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物的(de)(de)(de)組分已(yi)知,并且牢固(gu)地附(fu)著在金(jin)屬的(de)(de)(de)表面上(shang),或者腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物完全(quan)能收集(ji)起來,可以用增(zeng)重(zhong)法測量(liang)(liang)(liang);如(ru)果(guo)當金(jin)屬溶(rong)解(jie)時,一部(bu)(bu)分腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物脫落,一部(bu)(bu)分溶(rong)解(jie)的(de)(de)(de)金(jin)屬又沉積在金(jin)屬試(shi)(shi)(shi)樣表面上(shang),那末,試(shi)(shi)(shi)樣可能是(shi)增(zeng)重(zhong),也可能是(shi)失(shi)重(zhong)。然(ran)而(er)試(shi)(shi)(shi)樣既(ji)有(you)明顯腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),而(er)增(zeng)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)與失(shi)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)相等,試(shi)(shi)(shi)樣重(zhong)量(liang)(liang)(liang)完全(quan)不變(bian)的(de)(de)(de)情況(kuang),在實(shi)際(ji)中(zhong)卻是(shi)極罕見的(de)(de)(de)。失(shi)重(zhong)法是(shi)常(chang)見金(jin)屬腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)重(zhong)量(liang)(liang)(liang)法中(zhong)最常(chang)用的(de)(de)(de)方法,但它只適應全(quan)面(均(jun)勻)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),對于(yu)有(you)高度選擇性的(de)(de)(de)局(ju)部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)毫無意義。
在實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)進(jin)行腐蝕試驗(yan)(yan)(yan)時,應盡量(liang)模擬有關(guan)的(de)現(xian)場條件,如果條件允許的(de)話,應采用現(xian)場腐蝕介質(zhi)做試驗(yan)(yan)(yan),當(dang)然也可采用模擬生產的(de)介質(zhi),加速腐蝕試驗(yan)(yan)(yan)介質(zhi)以及(ji)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)的(de)介質(zhi)等。不(bu)銹鋼5%硫酸(suan)腐蝕試驗(yan)(yan)(yan)方法(GB4334.6--84),主(zhu)要(yao)適用測定含鉬(mu)奧氏體不(bu)銹鋼在沸騰5%硫酸(suan)溶(rong)液中的(de)腐蝕失重(zhong)量(liang),以試驗(yan)(yan)(yan)不(bu)銹鋼的(de)耐均勻腐蝕性能。
二、晶間腐(fu)蝕試驗方法(fa)
晶間腐蝕(shi)試驗(yan)方法很多,這(zhe)些試驗(yan)方法的(de)原理(li)和適用(yong)范圍各不(bu)(bu)相同(tong)(tong),不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)試驗(yan)方法適用(yong)于不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)不(bu)(bu)銹鋼、合(he)金及不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)環(huan)境介質,因(yin)此,正確地、合(he)理(li)地選擇(ze)晶間腐蝕(shi)試驗(yan)方法極(ji)為重要。
晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)大(da)致可以分(fen)(fen)為(wei)化(hua)(hua)學試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、電(dian)化(hua)(hua)學試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及物(wu)理(li)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三大(da)類(lei)。化(hua)(hua)學試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)很多(duo)(見(jian)表(biao)2-1),比較(jiao)成(cheng)熟,應用(yong)廣(guang)泛,其中一部分(fen)(fen)已列入(ru)國(guo)標,常見(jian)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)銅試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和沸騰(teng)硝(xiao)酸(suan)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)以后重點(dian)將介紹。電(dian)化(hua)(hua)學試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)正在發展(zhan)中的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),尚未標準化(hua)(hua),它(ta)的(de)(de)(de)(de)最大(da)優點(dian)是(shi)快速,不(bu)破壞(huai)(huai)試(shi)樣,世界上許多(duo)國(guo)家對(dui)這一方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)進行了廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)研究(jiu),有希(xi)望發展(zhan)成(cheng)為(wei)一類(lei)快速、非(fei)破壞(huai)(huai)性(xing)的(de)(de)(de)(de)現場試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。物(wu)理(li)檢(jian)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)中是(shi)以金相(xiang)(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和彎曲法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應用(yong)最廣(guang),特(te)別是(shi)金相(xiang)(xiang)檢(jian)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應用(yong)較(jiao)為(wei)廣(guang)泛。利用(yong)金相(xiang)(xiang)或現代設(she)備如(ru)電(dian)子顯微鏡和電(dian)子顯微探針等獲(huo)得晶(jing)(jing)粒(li)邊(bian)界附近的(de)(de)(de)(de)組(zu)織結構和化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua),判斷(duan)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾向(xiang)。

三、孔蝕試驗方法(fa)
孔(kong)(kong)蝕(shi)試(shi)驗方(fang)(fang)法,概括起來可(ke)以分為兩大(da)(da)類(lei):一類(lei)是(shi)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)浸(jin)泡法,另(ling)一類(lei)是(shi)電化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)測量(liang)法。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)浸(jin)泡法見表2-2,這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)(xie)方(fang)(fang)法一直為人們廣泛采(cai)(cai)用,技術(shu)上(shang)(shang)也(ye)較成熟,目(mu)前國內(nei)(nei)及許(xu)多國家都有(you)這(zhe)(zhe)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)標準,國內(nei)(nei)也(ye)有(you)這(zhe)(zhe)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)標準,另(ling)外(wai)還(huan)有(you)一些(xie)(xie)(xie)試(shi)驗方(fang)(fang)法已經開展了許(xu)多工作,并得到了認可(ke)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)浸(jin)泡方(fang)(fang)法是(shi)將(jiang)試(shi)樣(yang)浸(jin)泡在(zai)(zai)某些(xie)(xie)(xie)加速的(de)(de)或(huo)天然的(de)(de)腐蝕(shi)環境里,通過(guo)測量(liang)蝕(shi)孔(kong)(kong)的(de)(de)重量(liang)損失、數目(mu)、深(shen)度(du)和(he)大(da)(da)小,測定(ding)金屬或(huo)合金的(de)(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)性(xing)(xing)能,或(huo)者(zhe)通過(guo)測量(liang)臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)溫度(du),蝕(shi)孔(kong)(kong)成核所需的(de)(de)最低(di)離子(zi)濃度(du),確定(ding)金屬和(he)合金的(de)(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)敏感性(xing)(xing)。采(cai)(cai)用這(zhe)(zhe)類(lei)方(fang)(fang)法測量(liang)的(de)(de)最大(da)(da)優點是(shi)陰(yin)陽極過(guo)程(cheng)均在(zai)(zai)發(fa)生孔(kong)(kong)蝕(shi)的(de)(de)試(shi)樣(yang)上(shang)(shang)進行,具有(you)較大(da)(da)的(de)(de)陰(yin)極面(mian)積,蝕(shi)孔(kong)(kong)不(bu)在(zai)(zai)表面(mian)上(shang)(shang)發(fa)展,而是(shi)向試(shi)樣(yang)內(nei)(nei)部發(fa)展,這(zhe)(zhe)與生產實(shi)際情況相符。但(dan)是(shi),在(zai)(zai)天然條件下(xia)進行測量(liang)時不(bu)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、應力腐蝕破裂試驗
根據加(jia)載方(fang)法(fa)(fa)(fa)的(de)不同,可以分為恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)法(fa)(fa)(fa)、恒(heng)(heng)載荷法(fa)(fa)(fa)和恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率法(fa)(fa)(fa)。恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)法(fa)(fa)(fa)是通過(guo)某些(xie)機(ji)械手段,如手工(gong) 撬杠尋壓機(ji)等把一(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)尺寸的(de)試(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)至預定(ding)(ding)(ding)(ding)形態(tai)如U型(xing)、C型(xing)、彎(wan)(wan)梁型(xing)等,然后固定(ding)(ding)(ding)(ding);恒(heng)(heng)載荷法(fa)(fa)(fa)是將試(shi)(shi)樣一(yi)端固定(ding)(ding)(ding)(ding),另一(yi)端加(jia)上某一(yi)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)靜載荷,使(shi)試(shi)(shi)樣產(chan)生恒(heng)(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding)應(ying)(ying)(ying)力(li);恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率法(fa)(fa)(fa)就是根據不同材料/介質體(ti)系,在特定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率數值,在一(yi)種專門的(de)設備-恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率試(shi)(shi)驗機(ji)上,緩(huan)慢(man)而勻速(su)地拉伸試(shi)(shi)樣。在實際(ji)生產(chan)中,由于冷熱加(jia)工(gong)常常會產(chan)生殘余(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li),焊(han)接殘余(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)是最常見(jian)的(de)一(yi)種,因此,焊(han)接件也可用(yong)來(lai)作為應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕破裂試(shi)(shi)驗用(yong)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。

