金屬(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(feng)隙腐(fu)蝕孔蝕應(ying)力腐蝕開(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(shi)重(zhong)量法(fa)腐蝕試驗(yan)


  它(ta)是(shi)(shi)根據腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后(hou)試(shi)(shi)樣重量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)變化來(lai)測定金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率,并以(yi)此(ci)判(pan)斷(duan)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)。試(shi)(shi)驗時,如果(guo)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)溶解于介質中,試(shi)(shi)樣的(de)(de)(de)(de)重量(liang)(liang)減小,可以(yi)用(yong)失量(liang)(liang)法(fa)(fa)測量(liang)(liang);如果(guo)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物的(de)(de)(de)(de)組分已(yi)知,并且(qie)牢固地附著在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)表面上,或(huo)者腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物完(wan)全能(neng)(neng)收(shou)集起來(lai),可以(yi)用(yong)增重法(fa)(fa)測量(liang)(liang);如果(guo)當金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)溶解時,一部(bu)(bu)分腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物脫落,一部(bu)(bu)分溶解的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)又(you)沉積在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)試(shi)(shi)樣表面上,那末,試(shi)(shi)樣可能(neng)(neng)是(shi)(shi)增重,也(ye)可能(neng)(neng)是(shi)(shi)失重。然而試(shi)(shi)樣既有明顯腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),而增重量(liang)(liang)與失重量(liang)(liang)相等,試(shi)(shi)樣重量(liang)(liang)完(wan)全不變的(de)(de)(de)(de)情況,在(zai)實際(ji)中卻是(shi)(shi)極罕見的(de)(de)(de)(de)。失重法(fa)(fa)是(shi)(shi)常見金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)重量(liang)(liang)法(fa)(fa)中最(zui)常用(yong)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa),但(dan)它(ta)只適應(ying)全面(均(jun)勻)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),對于有高度選擇性的(de)(de)(de)(de)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)毫無意義。


  在(zai)實驗(yan)室(shi)進行腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)時(shi),應(ying)盡量(liang)模擬有(you)關的(de)現(xian)場條件(jian),如果條件(jian)允許的(de)話,應(ying)采用(yong)現(xian)場腐蝕(shi)介(jie)(jie)質做試(shi)驗(yan),當然也(ye)可采用(yong)模擬生(sheng)產的(de)介(jie)(jie)質,加速(su)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)介(jie)(jie)質以及實驗(yan)室(shi)的(de)介(jie)(jie)質等(deng)。不銹鋼(gang)5%硫酸(suan)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)方法(GB4334.6--84),主要適用(yong)測定含(han)鉬奧氏體(ti)不銹鋼(gang)在(zai)沸騰5%硫酸(suan)溶液中(zhong)的(de)腐蝕(shi)失重量(liang),以試(shi)驗(yan)不銹鋼(gang)的(de)耐均勻(yun)腐蝕(shi)性(xing)能。


二、晶(jing)間腐蝕試驗(yan)方(fang)法


  晶間(jian)腐蝕試(shi)驗(yan)方法(fa)很(hen)多,這些(xie)試(shi)驗(yan)方法(fa)的原理(li)和適用范圍各不相(xiang)同(tong),不同(tong)的試(shi)驗(yan)方法(fa)適用于不同(tong)的不銹鋼、合(he)金及不同(tong)的環境介質,因此,正確地、合(he)理(li)地選擇晶間(jian)腐蝕試(shi)驗(yan)方法(fa)極為(wei)重(zhong)要。


  晶間(jian)腐蝕試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)大致可以(yi)分為化(hua)(hua)學試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)、電(dian)化(hua)(hua)學試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)及物理試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)三大類(lei)。化(hua)(hua)學試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)很多(見表2-1),比(bi)較(jiao)成(cheng)(cheng)熟,應(ying)(ying)(ying)用(yong)廣泛(fan),其中一(yi)部分已列入國標(biao),常見的(de)(de)硫酸(suan)(suan)-硫酸(suan)(suan)銅(tong)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)沸騰硝酸(suan)(suan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)以(yi)后重點(dian)將介紹。電(dian)化(hua)(hua)學試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)正在發展中的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa),尚未(wei)標(biao)準化(hua)(hua),它的(de)(de)最大優點(dian)是(shi)快速(su),不(bu)破壞(huai)試(shi)(shi)(shi)樣,世(shi)界(jie)上許多國家對這一(yi)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)進行了廣泛(fan)的(de)(de)研究(jiu),有希望發展成(cheng)(cheng)為一(yi)類(lei)快速(su)、非破壞(huai)性的(de)(de)現場試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)。物理檢驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)中是(shi)以(yi)金(jin)(jin)相法(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)彎曲法(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)(ying)(ying)用(yong)最廣,特別是(shi)金(jin)(jin)相檢驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)(ying)(ying)用(yong)較(jiao)為廣泛(fan)。利(li)用(yong)金(jin)(jin)相或現代設備如電(dian)子顯微鏡和(he)電(dian)子顯微探針等獲得(de)晶粒邊界(jie)附近的(de)(de)組織結構和(he)化(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分的(de)(de)變化(hua)(hua),判斷晶間(jian)腐蝕傾向(xiang)。


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三、孔蝕試驗方法


  孔(kong)(kong)蝕(shi)試驗(yan)方(fang)(fang)(fang)法,概(gai)括(kuo)起(qi)來可以(yi)分為兩(liang)大類:一類是(shi)(shi)(shi)化學浸(jin)泡(pao)(pao)法,另(ling)一類是(shi)(shi)(shi)電化學測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)法。化學浸(jin)泡(pao)(pao)法見表(biao)(biao)2-2,這些(xie)方(fang)(fang)(fang)法一直(zhi)為人(ren)們廣(guang)泛采用(yong),技(ji)術(shu)上(shang)也較(jiao)成熟,目(mu)(mu)前國(guo)內(nei)及許多國(guo)家都(dou)有這方(fang)(fang)(fang)面的(de)標(biao)準,國(guo)內(nei)也有這方(fang)(fang)(fang)面的(de)標(biao)準,另(ling)外(wai)還有一些(xie)試驗(yan)方(fang)(fang)(fang)法已(yi)經開展了(le)(le)許多工作,并得到了(le)(le)認(ren)可。化學浸(jin)泡(pao)(pao)方(fang)(fang)(fang)法是(shi)(shi)(shi)將試樣(yang)(yang)浸(jin)泡(pao)(pao)在某些(xie)加速的(de)或(huo)天然(ran)的(de)腐(fu)蝕(shi)環境里,通過(guo)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)蝕(shi)孔(kong)(kong)的(de)重(zhong)量(liang)損失、數目(mu)(mu)、深度(du)(du)和(he)(he)大小,測(ce)(ce)(ce)(ce)定金屬(shu)或(huo)合金的(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)性能,或(huo)者通過(guo)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)溫度(du)(du),蝕(shi)孔(kong)(kong)成核(he)所需(xu)的(de)最(zui)(zui)低離子(zi)濃度(du)(du),確定金屬(shu)和(he)(he)合金的(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)敏(min)感性。采用(yong)這類方(fang)(fang)(fang)法測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)最(zui)(zui)大優點是(shi)(shi)(shi)陰陽極(ji)過(guo)程均在發生孔(kong)(kong)蝕(shi)的(de)試樣(yang)(yang)上(shang)進行(xing),具(ju)有較(jiao)大的(de)陰極(ji)面積,蝕(shi)孔(kong)(kong)不在表(biao)(biao)面上(shang)發展,而是(shi)(shi)(shi)向試樣(yang)(yang)內(nei)部發展,這與生產(chan)實際情況相符。但(dan)是(shi)(shi)(shi),在天然(ran)條(tiao)件(jian)下進行(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)時不方(fang)(fang)(fang)便、費時間。


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  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(li)腐蝕破裂試驗


 根據(ju)加載(zai)方法的(de)(de)不同(tong),可以分為(wei)恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變法、恒(heng)(heng)載(zai)荷(he)法和恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變速(su)率(lv)法。恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變法是(shi)(shi)通過某些機械手段,如手工 撬(qiao)杠尋壓機等把一定尺寸的(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)彎至預(yu)定形態(tai)如U型、C型、彎梁型等,然后固定;恒(heng)(heng)載(zai)荷(he)法是(shi)(shi)將試(shi)樣(yang)(yang)一端固定,另一端加上某一恒(heng)(heng)定的(de)(de)靜載(zai)荷(he),使試(shi)樣(yang)(yang)產(chan)(chan)生恒(heng)(heng)定應(ying)(ying)力;恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變速(su)率(lv)法就是(shi)(shi)根據(ju)不同(tong)材料/介質(zhi)體系,在(zai)(zai)特定的(de)(de)應(ying)(ying)變速(su)率(lv)數值,在(zai)(zai)一種(zhong)(zhong)專(zhuan)門(men)的(de)(de)設(she)備-恒(heng)(heng)應(ying)(ying)變速(su)率(lv)試(shi)驗機上,緩慢而勻速(su)地拉伸試(shi)樣(yang)(yang)。在(zai)(zai)實際生產(chan)(chan)中(zhong),由(you)于冷熱加工常(chang)常(chang)會產(chan)(chan)生殘余(yu)(yu)應(ying)(ying)力,焊接殘余(yu)(yu)應(ying)(ying)力是(shi)(shi)最(zui)常(chang)見的(de)(de)一種(zhong)(zhong),因(yin)此,焊接件也可用來(lai)作為(wei)應(ying)(ying)力腐蝕破裂試(shi)驗用試(shi)樣(yang)(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。


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