金(jin)屬(shu)腐(fu)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(shi)、孔蝕、應力腐蝕開裂(lie),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(shu)的實驗室(shi)重量法(fa)腐蝕試(shi)驗
它(ta)是(shi)(shi)根據腐(fu)蝕(shi)前(qian)后試(shi)樣重(zhong)(zhong)量(liang)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)來測(ce)定(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率,并以此判斷(duan)材料的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性能。試(shi)驗時,如(ru)果金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)溶解(jie)于介質中,試(shi)樣的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)量(liang)減(jian)小,可(ke)以用失量(liang)法(fa)(fa)測(ce)量(liang);如(ru)果腐(fu)蝕(shi)產物的(de)(de)(de)(de)組分已知,并且(qie)牢固地附著(zhu)在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)表面上(shang),或者(zhe)腐(fu)蝕(shi)產物完(wan)全能收集起來,可(ke)以用增(zeng)重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)測(ce)量(liang);如(ru)果當金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)溶解(jie)時,一部(bu)分腐(fu)蝕(shi)產物脫落(luo),一部(bu)分溶解(jie)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)又沉(chen)積在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)試(shi)樣表面上(shang),那末,試(shi)樣可(ke)能是(shi)(shi)增(zeng)重(zhong)(zhong),也可(ke)能是(shi)(shi)失重(zhong)(zhong)。然(ran)而(er)試(shi)樣既有(you)明顯(xian)腐(fu)蝕(shi),而(er)增(zeng)重(zhong)(zhong)量(liang)與(yu)失重(zhong)(zhong)量(liang)相等,試(shi)樣重(zhong)(zhong)量(liang)完(wan)全不變的(de)(de)(de)(de)情況,在(zai)(zai)實際中卻是(shi)(shi)極罕見的(de)(de)(de)(de)。失重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)是(shi)(shi)常(chang)見金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)重(zhong)(zhong)量(liang)法(fa)(fa)中最(zui)常(chang)用的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa),但它(ta)只適應全面(均勻)腐(fu)蝕(shi),對于有(you)高(gao)度選擇性的(de)(de)(de)(de)局(ju)部(bu)腐(fu)蝕(shi)毫無意義(yi)。
在(zai)(zai)實驗(yan)室(shi)(shi)進行腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗(yan)時(shi),應盡量模(mo)擬(ni)有關的(de)(de)現(xian)場(chang)條件,如(ru)果條件允許的(de)(de)話,應采(cai)用現(xian)場(chang)腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質做試驗(yan),當(dang)然也可采(cai)用模(mo)擬(ni)生產的(de)(de)介(jie)質,加速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗(yan)介(jie)質以及實驗(yan)室(shi)(shi)的(de)(de)介(jie)質等。不銹(xiu)鋼5%硫酸腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗(yan)方法(GB4334.6--84),主要適用測定含鉬奧氏體不銹(xiu)鋼在(zai)(zai)沸騰5%硫酸溶液中的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)失重量,以試驗(yan)不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)性能。
二(er)、晶(jing)間(jian)腐蝕試驗方法
晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)很多,這些(xie)試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)的(de)原理和適(shi)用(yong)(yong)范圍各不(bu)(bu)相同,不(bu)(bu)同的(de)試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)適(shi)用(yong)(yong)于不(bu)(bu)同的(de)不(bu)(bu)銹鋼、合金及不(bu)(bu)同的(de)環境介質,因此(ci),正確(que)地(di)、合理地(di)選擇晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)極為重(zhong)要。
晶間腐蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)大致可以分(fen)為(wei)化學(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)、電化學(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)及物(wu)理(li)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)三大類。化學(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)很多(見表2-1),比較(jiao)成(cheng)熟,應(ying)用(yong)(yong)廣(guang)(guang)泛(fan),其中(zhong)一部分(fen)已列入(ru)國(guo)標,常(chang)見的(de)硫(liu)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)銅試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)和沸騰硝酸(suan)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)以后重點將介紹。電化學(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)是正在發(fa)展中(zhong)的(de)方(fang)法(fa)(fa),尚未標準化,它(ta)的(de)最(zui)(zui)大優(you)點是快(kuai)速,不破壞試(shi)(shi)樣,世界上(shang)許多國(guo)家對(dui)這一方(fang)法(fa)(fa)進行了廣(guang)(guang)泛(fan)的(de)研究(jiu),有希望發(fa)展成(cheng)為(wei)一類快(kuai)速、非破壞性的(de)現場試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)。物(wu)理(li)檢(jian)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)中(zhong)是以金(jin)相法(fa)(fa)和彎曲法(fa)(fa)應(ying)用(yong)(yong)最(zui)(zui)廣(guang)(guang),特別是金(jin)相檢(jian)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)應(ying)用(yong)(yong)較(jiao)為(wei)廣(guang)(guang)泛(fan)。利用(yong)(yong)金(jin)相或現代設備如電子顯微(wei)(wei)鏡和電子顯微(wei)(wei)探針等獲得晶粒邊(bian)界附近的(de)組織結構和化學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)變化,判斷晶間腐蝕(shi)傾向(xiang)。

三、孔蝕(shi)試驗(yan)方法
孔(kong)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗方(fang)(fang)法(fa),概括起來可以分為(wei)兩大(da)類(lei):一(yi)(yi)類(lei)是化(hua)(hua)(hua)學(xue)浸(jin)泡(pao)法(fa),另一(yi)(yi)類(lei)是電化(hua)(hua)(hua)學(xue)測量法(fa)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)浸(jin)泡(pao)法(fa)見表2-2,這(zhe)些(xie)方(fang)(fang)法(fa)一(yi)(yi)直為(wei)人們廣泛(fan)采用(yong),技術上也較(jiao)成(cheng)熟,目(mu)前國內及許多(duo)(duo)國家都(dou)有這(zhe)方(fang)(fang)面(mian)的標準,國內也有這(zhe)方(fang)(fang)面(mian)的標準,另外還有一(yi)(yi)些(xie)試(shi)(shi)驗方(fang)(fang)法(fa)已經開展了許多(duo)(duo)工(gong)作,并得到了認(ren)可。化(hua)(hua)(hua)學(xue)浸(jin)泡(pao)方(fang)(fang)法(fa)是將(jiang)試(shi)(shi)樣(yang)浸(jin)泡(pao)在某些(xie)加速的或(huo)(huo)天然(ran)的腐蝕(shi)(shi)環(huan)境里,通過(guo)(guo)測量蝕(shi)(shi)孔(kong)的重量損(sun)失、數(shu)目(mu)、深度(du)和大(da)小,測定金(jin)屬或(huo)(huo)合金(jin)的耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)能,或(huo)(huo)者通過(guo)(guo)測量臨界(jie)孔(kong)蝕(shi)(shi)溫(wen)度(du),蝕(shi)(shi)孔(kong)成(cheng)核所需的最低(di)離子濃度(du),確(que)定金(jin)屬和合金(jin)的孔(kong)蝕(shi)(shi)敏感性(xing)。采用(yong)這(zhe)類(lei)方(fang)(fang)法(fa)測量的最大(da)優點是陰陽極過(guo)(guo)程均在發(fa)生孔(kong)蝕(shi)(shi)的試(shi)(shi)樣(yang)上進(jin)行,具有較(jiao)大(da)的陰極面(mian)積,蝕(shi)(shi)孔(kong)不在表面(mian)上發(fa)展,而是向試(shi)(shi)樣(yang)內部發(fa)展,這(zhe)與生產實際情況相符。但是,在天然(ran)條件下進(jin)行測量時(shi)不方(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、應力腐蝕破裂試驗
根據(ju)加(jia)載(zai)方(fang)法的(de)(de)不(bu)同(tong),可以分為(wei)恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)法、恒(heng)(heng)載(zai)荷法和恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)法。恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)法是(shi)通過(guo)某些機(ji)械(xie)手段,如手工 撬杠尋壓(ya)機(ji)等(deng)把(ba)一(yi)(yi)定(ding)(ding)(ding)尺(chi)寸的(de)(de)試樣(yang)彎(wan)至(zhi)預(yu)定(ding)(ding)(ding)形態(tai)如U型(xing)、C型(xing)、彎(wan)梁型(xing)等(deng),然后固定(ding)(ding)(ding);恒(heng)(heng)載(zai)荷法是(shi)將試樣(yang)一(yi)(yi)端固定(ding)(ding)(ding),另一(yi)(yi)端加(jia)上(shang)某一(yi)(yi)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)靜載(zai)荷,使試樣(yang)產(chan)生(sheng)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)(ding)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li);恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)法就是(shi)根據(ju)不(bu)同(tong)材料(liao)/介質體系,在(zai)(zai)特定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)數值,在(zai)(zai)一(yi)(yi)種專門的(de)(de)設備-恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)試驗機(ji)上(shang),緩慢而(er)勻速(su)(su)地拉伸試樣(yang)。在(zai)(zai)實際生(sheng)產(chan)中(zhong),由于冷熱加(jia)工常常會(hui)產(chan)生(sheng)殘(can)余應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li),焊(han)接殘(can)余應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)是(shi)最常見的(de)(de)一(yi)(yi)種,因(yin)此,焊(han)接件(jian)也可用來(lai)作為(wei)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕破裂試驗用試樣(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。

