材料的腐蝕(shi)(shi)傾向由其熱力(li)學(xue)穩定(ding)(ding)(ding)(ding)性決(jue)定(ding)(ding)(ding)(ding),熱力(li)學(xue)上不(bu)(bu)穩定(ding)(ding)(ding)(ding)的材料具有腐蝕(shi)(shi)自發(fa)性。然而,造成的破壞狀況(kuang)和(he)程(cheng)度大小則(ze)取(qu)決(jue)于腐蝕(shi)(shi)動力(li)學(xue)。定(ding)(ding)(ding)(ding)量評定(ding)(ding)(ding)(ding)材料的耐蝕(shi)(shi)性和(he)腐蝕(shi)(shi)程(cheng)度的大小需要科學(xue)的方(fang)法。腐蝕(shi)(shi)的類型不(bu)(bu)同,所采用(yong)的評定(ding)(ding)(ding)(ding)方(fang)法也不(bu)(bu)同。

一、均(jun)勻腐(fu)蝕程度的(de)評定(ding)方法

   對于全面腐蝕情況下的均勻腐蝕,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. 質量法

   質量(liang)(liang)法具有靈敏、有效、用途廣(guang)泛(fan)的(de)特點,是最基本的(de)定(ding)量(liang)(liang)評定(ding)方法之(zhi)一。通過腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕前后的(de)質量(liang)(liang)變化(增(zeng)加或(huo)減(jian)少)來(lai)表示腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)平均速率(lv)。若腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕產物全部牢固地附著(zhu)于試樣,或(huo)雖然(ran)有脫落(luo)(luo)但(dan)易(yi)于全部收(shou)集,則(ze)常用增(zeng)重(zhong)法來(lai)表示。反之(zhi),如果(guo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕產物完全脫落(luo)(luo)或(huo)易(yi)于全部清除,則(ze)往(wang)往(wang)采用失重(zhong)法。平均腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速率(lv)(單位(wei)時間單位(wei)面積的(de)質量(liang)(liang)變化)的(de)計算公式(shi)為:

   式中,為(wei)(wei)腐蝕速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)(wei)試(shi)(shi)樣(yang)腐蝕前后質(zhi)量(liang)的變化量(liang), g;S 為(wei)(wei)試(shi)(shi)樣(yang)的表面積,m2;t為(wei)(wei)試(shi)(shi)樣(yang)腐蝕的時間,h。

   需要注意(yi)的(de)(de)是(shi),按式(1-1)計算腐蝕(shi)速率是(shi)假(jia)定整個試(shi)(shi)驗周期內(nei)腐蝕(shi)始終以恒(heng)定的(de)(de)速度(du)進行,而(er)實際中常常并非如此(ci)。當采用(yong)失(shi)重法(fa)時,應按有(you)關(guan)標準規定的(de)(de)方(fang)法(fa)去除試(shi)(shi)樣表面的(de)(de)殘余腐蝕(shi)產物。公式中的(de)(de)S通常是(shi)利用(yong)試(shi)(shi)樣腐蝕(shi)前的(de)(de)表面積。當試(shi)(shi)驗周期內(nei)腐蝕(shi)導致試(shi)(shi)樣的(de)(de)表面積變化(hua)比較明顯時,將會影響數據(ju)的(de)(de)真實性。

 2. 深度法(fa)

   從工(gong)程(cheng)應用(yong)(yong)角度(du)上看,影響設備壽命和安全的(de)(de)重要指標(biao)(biao)是(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)后(hou)構件的(de)(de)有(you)(you)效截面(mian)尺寸。因此(ci),用(yong)(yong)深度(du)法(fa)(fa)表(biao)示腐(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)度(du)更有(you)(you)實(shi)際意義,特別是(shi)衡量(liang)(liang)不同密(mi)度(du)的(de)(de)材(cai)料的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)度(du),目前該方法(fa)(fa)已被納入有(you)(you)關標(biao)(biao)準(如我國(guo)(guo)國(guo)(guo)標(biao)(biao)GB10124—1988《金屬材(cai)料實(shi)驗室(shi)均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)全浸試驗方法(fa)(fa)》,美國(guo)(guo)材(cai)料試驗協會標(biao)(biao)準 ASTM G1、ASTM G31等(deng))。通過直接測量(liang)(liang)腐(fu)(fu)蝕(shi)前后(hou)或(huo)(huo)腐(fu)(fu)蝕(shi)過程(cheng)中某兩時(shi)刻的(de)(de)試樣厚度(du),就可以(yi)(yi)得(de)(de)到深度(du)法(fa)(fa)表(biao)征(zheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(失(shi)厚或(huo)(huo)增(zeng)厚)。可選(xuan)擇具有(you)(you)足夠(gou)精(jing)度(du)的(de)(de)工(gong)具和儀器直接測量(liang)(liang)厚度(du)變化,也可以(yi)(yi)采(cai)用(yong)(yong)無損測厚的(de)(de)方法(fa)(fa),如渦流法(fa)(fa)、超(chao)聲法(fa)(fa)、射線照相法(fa)(fa)和電阻法(fa)(fa)等(deng),破壞法(fa)(fa)中以(yi)(yi)金相剖面(mian)法(fa)(fa)最為(wei)實(shi)用(yong)(yong)。深度(du)法(fa)(fa)表(biao)征(zheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率可以(yi)(yi)由質(zhi)量(liang)(liang)法(fa)(fa)計(ji)算出的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率換(huan)算得(de)(de)到,換(huan)算公式為(wei):

   式中,分別為深度(du)法(fa)和(he)質量(liang)法(fa)表示的腐蝕速(su)率,單位分別為mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對于腐(fu)(fu)蝕(shi)減薄情況(kuang),p為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)料的(de)(de)密度;對于增厚情況(kuang),p為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)的(de)(de)密度。但實際中腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)密度的(de)(de)準確值難以確定,因(yin)而式(1-2)一般僅適用(yong)(yong)于減薄情況(kuang),p的(de)(de)單位為(wei)g/cm2。深度法和質量(liang)法表征(zheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率也可以用(yong)(yong)其他的(de)(de)量(liang)綱(gang)單位。

   根據深(shen)度(du)法表征的(de)(de)腐蝕速率大(da)小不同,可以將材(cai)料的(de)(de)耐蝕性分為不同的(de)(de)等(deng)(deng)級(ji)(ji),表1-2給出了 10 級(ji)(ji)標準分類法。該分類方(fang)法對有些工程應用背景(jing)而言顯得過(guo)細,因此還(huan)有低于10 級(ji)(ji)的(de)(de)其他分類法。但不管(guan)按幾(ji)級(ji)(ji)分類,其僅(jin)具有相對性和參考性,科學(xue)地評定腐蝕等(deng)(deng)級(ji)(ji)還(huan)必須考慮具體的(de)(de)應用背景(jing)。

 3. 電流密度(du)表征法

   金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕(shi)是由陽(yang)極溶解導致的(de)(de)(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)速率可以用陽(yang)極反(fan)應的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流密度來(lai)表征。法(fa)拉(la)第定律指出,當(dang)電(dian)(dian)(dian)流通(tong)(tong)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)解質溶液時(shi)(shi),電(dian)(dian)(dian)極上發(fa)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)物質的(de)(de)(de)(de)量(liang)與(yu)通(tong)(tong)過(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)成正比(bi),與(yu)電(dian)(dian)(dian)極反(fan)應中(zhong)轉(zhuan)移的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷數(shu)成反(fan)比(bi)。設通(tong)(tong)過(guo)(guo)陽(yang)極的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流為(wei)I,通(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)間為(wei)t,則時(shi)(shi)間內通(tong)(tong)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)為(wei) It,相應溶解掉(diao)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)質量(liang) Am 為(wei)

   前(qian)面所介紹的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率表征方(fang)法(fa)(fa)均適(shi)用于均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情況。而(er)對于非均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即使是全面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),上(shang)述方(fang)法(fa)(fa)也不適(shi)用,這時需(xu)要借助其(qi)他(ta)方(fang)法(fa)(fa)來評定(ding)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程(cheng)度。

二、局部腐(fu)蝕程度的評定方法

   包括應力(li)作(zuo)用下(xia)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)在內的(de)廣義局(ju)部(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)特點是(shi)材(cai)(cai)料(liao)的(de)質量損失(shi)很(hen)小,但是(shi),材(cai)(cai)料(liao)的(de)局(ju)部(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可(ke)能(neng)會很(hen)嚴重。例如(ru),點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可(ke)能(neng)造(zao)成容器穿(chuan)孔,應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會導致構件斷裂,晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和選(xuan)擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)雖然通常(chang)不會引起材(cai)(cai)料(liao)質量和尺(chi)寸的(de)明顯變(bian)化,但卻會使材(cai)(cai)料(liao)的(de)強度(du)顯著下(xia)降。因此,評(ping)(ping)價局(ju)部(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)不能(neng)簡單(dan)地采(cai)用前面介紹(shao)的(de)適用于(yu)(yu)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)方法,這時需要根據具體腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)類(lei)型,以及對材(cai)(cai)料(liao)或結構安全(quan)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)影響(xiang)等來(lai)選(xuan)擇適用的(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)方法。例如(ru),對于(yu)(yu)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding),可(ke)以采(cai)用點蝕(shi)(shi)密(mi)度(du)、平均點蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)、最大點蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)等指(zhi)標進行綜合(he)評(ping)(ping)價。斷裂壽命或斷裂時間法適用于(yu)(yu)應力(li)作(zuo)用下(xia)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),電(dian)阻(zu)率的(de)改(gai)變(bian)適用于(yu)(yu)多(duo)數局(ju)部(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。測(ce)定(ding)(ding)(ding)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后(hou)試件力(li)學強度(du)或斷裂延(yan)伸率的(de)變(bian)化,不僅適用于(yu)(yu)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)全(quan)面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(均勻的(de)或不均勻的(de)),更有利于(yu)(yu)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)各類(lei)局(ju)部(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。針對不同類(lei)型的(de)局(ju)部(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)還有特定(ding)(ding)(ding)的(de)評(ping)(ping)定(ding)(ding)(ding)方法。