金(jin)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(feng)隙腐蝕、孔蝕、應力腐蝕開裂,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)室重量法腐蝕試(shi)驗(yan)
它是根據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后試(shi)樣重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)的(de)變化來(lai)測(ce)定(ding)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率,并(bing)以(yi)(yi)此判(pan)斷材(cai)料的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)。試(shi)驗時(shi)(shi),如(ru)果(guo)金(jin)(jin)屬(shu)溶(rong)解(jie)(jie)于介質(zhi)中,試(shi)樣的(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)減小,可以(yi)(yi)用失(shi)量(liang)法測(ce)量(liang);如(ru)果(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)的(de)組分(fen)已知,并(bing)且(qie)牢固地附著在金(jin)(jin)屬(shu)的(de)表(biao)(biao)面(mian)上,或者腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)完全(quan)能(neng)收集(ji)起來(lai),可以(yi)(yi)用增重(zhong)(zhong)(zhong)法測(ce)量(liang);如(ru)果(guo)當金(jin)(jin)屬(shu)溶(rong)解(jie)(jie)時(shi)(shi),一部(bu)(bu)分(fen)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)脫落,一部(bu)(bu)分(fen)溶(rong)解(jie)(jie)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)又沉(chen)積(ji)在金(jin)(jin)屬(shu)試(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)上,那末,試(shi)樣可能(neng)是增重(zhong)(zhong)(zhong),也(ye)可能(neng)是失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)。然而(er)試(shi)樣既(ji)有(you)明(ming)顯腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),而(er)增重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)與失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)相等(deng),試(shi)樣重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)完全(quan)不(bu)變的(de)情況,在實(shi)際中卻是極罕見(jian)(jian)的(de)。失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)法是常見(jian)(jian)金(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)法中最常用的(de)方(fang)法,但它只適應全(quan)面(mian)(均勻)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),對(dui)于有(you)高度選擇性的(de)局部(bu)(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)毫無意義。
在實驗(yan)室進行腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)試驗(yan)時,應(ying)盡量模(mo)擬有關(guan)的(de)(de)現(xian)場條(tiao)件,如果(guo)條(tiao)件允許的(de)(de)話(hua),應(ying)采用現(xian)場腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)介質(zhi)做(zuo)試驗(yan),當(dang)然也(ye)可采用模(mo)擬生產的(de)(de)介質(zhi),加(jia)速腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)試驗(yan)介質(zhi)以(yi)及實驗(yan)室的(de)(de)介質(zhi)等。不銹(xiu)鋼(gang)5%硫酸(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)試驗(yan)方法(GB4334.6--84),主要適用測(ce)定含鉬奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)在沸騰5%硫酸(suan)溶液中的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)失重量,以(yi)試驗(yan)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)均(jun)勻(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能。
二(er)、晶間(jian)腐蝕試驗方法(fa)
晶間腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗方(fang)法很多(duo),這些試(shi)(shi)驗方(fang)法的(de)(de)原理(li)和適用范圍各不(bu)相同(tong),不(bu)同(tong)的(de)(de)試(shi)(shi)驗方(fang)法適用于不(bu)同(tong)的(de)(de)不(bu)銹鋼、合金及不(bu)同(tong)的(de)(de)環境介質,因此,正確地(di)、合理(li)地(di)選擇晶間腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗方(fang)法極為重要。
晶間腐蝕試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)大致(zhi)可以(yi)分為化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、電(dian)化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及物理(li)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三大類。化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)很多(見(jian)表2-1),比較成(cheng)(cheng)熟,應用(yong)廣泛,其中一部(bu)分已列入國標(biao),常(chang)見(jian)的硫酸(suan)-硫酸(suan)銅試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和沸騰硝酸(suan)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)以(yi)后(hou)重點(dian)將介(jie)紹。電(dian)化(hua)學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)正在發展中的方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),尚未標(biao)準化(hua),它的最(zui)大優點(dian)是(shi)快速,不破壞試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣,世界上許多國家對這(zhe)一方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)進行了(le)廣泛的研究(jiu),有希望(wang)發展成(cheng)(cheng)為一類快速、非破壞性(xing)的現場試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。物理(li)檢驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)中是(shi)以(yi)金(jin)相(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和彎曲法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應用(yong)最(zui)廣,特別是(shi)金(jin)相(xiang)檢驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應用(yong)較為廣泛。利(li)用(yong)金(jin)相(xiang)或現代設備如電(dian)子(zi)(zi)顯(xian)(xian)微鏡和電(dian)子(zi)(zi)顯(xian)(xian)微探針等獲得晶粒(li)邊界附(fu)近的組織結構(gou)和化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分的變化(hua),判(pan)斷晶間腐蝕傾向。

三(san)、孔蝕試驗方法(fa)
孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)試驗方(fang)(fang)法(fa),概括起來可以(yi)分為兩大(da)類(lei):一類(lei)是化學(xue)(xue)浸泡(pao)法(fa),另一類(lei)是電化學(xue)(xue)測(ce)(ce)量法(fa)。化學(xue)(xue)浸泡(pao)法(fa)見表(biao)(biao)2-2,這(zhe)些方(fang)(fang)法(fa)一直為人們廣泛采用,技術上也較成熟,目前國(guo)內及許多國(guo)家都有這(zhe)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)標準,國(guo)內也有這(zhe)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)標準,另外還有一些試驗方(fang)(fang)法(fa)已(yi)經開展(zhan)了許多工作(zuo),并得(de)到了認可。化學(xue)(xue)浸泡(pao)方(fang)(fang)法(fa)是將試樣(yang)浸泡(pao)在(zai)某些加速的(de)(de)(de)或天(tian)然的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)環境里,通(tong)過測(ce)(ce)量蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)重量損(sun)失、數(shu)目、深度(du)和(he)大(da)小,測(ce)(ce)定金(jin)屬或合金(jin)的(de)(de)(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性能,或者通(tong)過測(ce)(ce)量臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)溫度(du),蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)成核(he)所(suo)需的(de)(de)(de)最(zui)低離(li)子濃度(du),確定金(jin)屬和(he)合金(jin)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)敏感性。采用這(zhe)類(lei)方(fang)(fang)法(fa)測(ce)(ce)量的(de)(de)(de)最(zui)大(da)優點是陰陽極(ji)(ji)過程均在(zai)發(fa)生(sheng)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)試樣(yang)上進(jin)行,具有較大(da)的(de)(de)(de)陰極(ji)(ji)面積,蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)不(bu)在(zai)表(biao)(biao)面上發(fa)展(zhan),而是向試樣(yang)內部(bu)發(fa)展(zhan),這(zhe)與生(sheng)產(chan)實際情況相(xiang)符(fu)。但是,在(zai)天(tian)然條件下進(jin)行測(ce)(ce)量時(shi)不(bu)方(fang)(fang)便、費時(shi)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(ying)力腐(fu)蝕破裂試驗
根(gen)據(ju)加載方法(fa)(fa)的(de)不同,可以(yi)分為恒(heng)應(ying)變(bian)(bian)法(fa)(fa)、恒(heng)載荷(he)法(fa)(fa)和(he)恒(heng)應(ying)變(bian)(bian)速(su)率(lv)(lv)法(fa)(fa)。恒(heng)應(ying)變(bian)(bian)法(fa)(fa)是通過某些機(ji)械手段,如手工 撬(qiao)杠尋壓機(ji)等把(ba)一(yi)定尺寸的(de)試(shi)(shi)樣(yang)彎至預定形態如U型(xing)、C型(xing)、彎梁型(xing)等,然后固定;恒(heng)載荷(he)法(fa)(fa)是將試(shi)(shi)樣(yang)一(yi)端固定,另(ling)一(yi)端加上某一(yi)恒(heng)定的(de)靜載荷(he),使試(shi)(shi)樣(yang)產生(sheng)恒(heng)定應(ying)力(li);恒(heng)應(ying)變(bian)(bian)速(su)率(lv)(lv)法(fa)(fa)就是根(gen)據(ju)不同材(cai)料/介(jie)質體系(xi),在(zai)特定的(de)應(ying)變(bian)(bian)速(su)率(lv)(lv)數值,在(zai)一(yi)種專門的(de)設備-恒(heng)應(ying)變(bian)(bian)速(su)率(lv)(lv)試(shi)(shi)驗機(ji)上,緩慢而(er)勻速(su)地拉伸試(shi)(shi)樣(yang)。在(zai)實際生(sheng)產中,由于冷熱(re)加工常常會產生(sheng)殘余應(ying)力(li),焊接殘余應(ying)力(li)是最常見的(de)一(yi)種,因此,焊接件(jian)也可用(yong)來作(zuo)為應(ying)力(li)腐蝕破裂試(shi)(shi)驗用(yong)試(shi)(shi)樣(yang)。
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。

