金(jin)屬腐(fu)蝕(shi)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(li)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(yi)、金屬的實驗(yan)室重(zhong)量(liang)法腐蝕試驗(yan)
它(ta)是(shi)根據腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)量(liang)的(de)變化來測定金(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率,并(bing)以(yi)此(ci)判(pan)斷材料的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。試(shi)驗(yan)時,如果金(jin)屬(shu)溶解于介質中(zhong),試(shi)樣(yang)(yang)的(de)重(zhong)量(liang)減小,可(ke)(ke)以(yi)用(yong)(yong)失(shi)量(liang)法(fa)測量(liang);如果腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物的(de)組分(fen)(fen)已知(zhi),并(bing)且牢固地附著(zhu)在(zai)金(jin)屬(shu)的(de)表面(mian)上,或者腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物完(wan)(wan)全(quan)(quan)能(neng)收(shou)集起來,可(ke)(ke)以(yi)用(yong)(yong)增(zeng)重(zhong)法(fa)測量(liang);如果當金(jin)屬(shu)溶解時,一(yi)部分(fen)(fen)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物脫落,一(yi)部分(fen)(fen)溶解的(de)金(jin)屬(shu)又沉積(ji)在(zai)金(jin)屬(shu)試(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)上,那末,試(shi)樣(yang)(yang)可(ke)(ke)能(neng)是(shi)增(zeng)重(zhong),也可(ke)(ke)能(neng)是(shi)失(shi)重(zhong)。然而試(shi)樣(yang)(yang)既有明顯腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),而增(zeng)重(zhong)量(liang)與失(shi)重(zhong)量(liang)相等,試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)量(liang)完(wan)(wan)全(quan)(quan)不變的(de)情況,在(zai)實際(ji)中(zhong)卻是(shi)極罕見的(de)。失(shi)重(zhong)法(fa)是(shi)常見金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)重(zhong)量(liang)法(fa)中(zhong)最常用(yong)(yong)的(de)方法(fa),但(dan)它(ta)只適應全(quan)(quan)面(mian)(均勻)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),對(dui)于有高度選擇性(xing)的(de)局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)毫無意義。
在(zai)實驗(yan)(yan)室進行(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)(yan)時,應盡量(liang)模擬(ni)有關的(de)(de)(de)現場條件(jian),如果(guo)條件(jian)允許的(de)(de)(de)話,應采用(yong)(yong)現場腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質做試(shi)驗(yan)(yan),當(dang)然也可采用(yong)(yong)模擬(ni)生(sheng)產的(de)(de)(de)介質,加速腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)(yan)介質以及實驗(yan)(yan)室的(de)(de)(de)介質等(deng)。不銹鋼(gang)5%硫(liu)酸腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)(yan)方法(GB4334.6--84),主要適用(yong)(yong)測定含鉬(mu)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)在(zai)沸騰5%硫(liu)酸溶(rong)液(ye)中的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失重量(liang),以試(shi)驗(yan)(yan)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)耐均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能。
二、晶間腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)方法(fa)
晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法很多(duo),這些(xie)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法的(de)(de)原理和適用范圍各不(bu)相同(tong)(tong),不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法適用于不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)、合金及不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)環境介質,因此,正確(que)地(di)、合理地(di)選擇(ze)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法極為重(zhong)要。
晶間腐(fu)蝕試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)大(da)致可以分(fen)為(wei)化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、電(dian)化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及物理(li)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三大(da)類(lei)。化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)很多(見表2-1),比較成(cheng)(cheng)熟,應(ying)用廣泛(fan),其中(zhong)一部分(fen)已(yi)列入國標(biao),常見的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)銅試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和沸騰硝酸(suan)(suan)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)以后重(zhong)點(dian)將介紹。電(dian)化學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)正在發(fa)展中(zhong)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),尚未(wei)標(biao)準(zhun)化,它的(de)(de)(de)最大(da)優點(dian)是(shi)快速(su),不破(po)壞試(shi)(shi)樣,世(shi)界上許多國家對這一方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)進(jin)行了廣泛(fan)的(de)(de)(de)研究,有希望發(fa)展成(cheng)(cheng)為(wei)一類(lei)快速(su)、非破(po)壞性(xing)的(de)(de)(de)現(xian)場試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。物理(li)檢驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)中(zhong)是(shi)以金相法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和彎曲(qu)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)用最廣,特別是(shi)金相檢驗(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)用較為(wei)廣泛(fan)。利用金相或現(xian)代設備如電(dian)子顯微鏡和電(dian)子顯微探針等獲得晶粒邊界附(fu)近的(de)(de)(de)組(zu)織結構和化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)變(bian)化,判斷晶間腐(fu)蝕傾向。

三、孔(kong)蝕試驗方法
孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)試驗(yan)方(fang)(fang)法,概括起來(lai)可(ke)以分為兩大(da)類:一(yi)類是(shi)(shi)化(hua)學浸(jin)(jin)泡(pao)法,另一(yi)類是(shi)(shi)電化(hua)學測量(liang)(liang)法。化(hua)學浸(jin)(jin)泡(pao)法見(jian)表2-2,這些(xie)(xie)方(fang)(fang)法一(yi)直為人(ren)們(men)廣泛(fan)采(cai)用,技術上(shang)也較(jiao)成熟,目(mu)前國內及許多國家都有(you)這方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)標準,國內也有(you)這方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)標準,另外還有(you)一(yi)些(xie)(xie)試驗(yan)方(fang)(fang)法已經開展了許多工作,并得到了認可(ke)。化(hua)學浸(jin)(jin)泡(pao)方(fang)(fang)法是(shi)(shi)將(jiang)試樣(yang)浸(jin)(jin)泡(pao)在某(mou)些(xie)(xie)加速的(de)(de)(de)(de)(de)或天然的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)環境里,通過(guo)測量(liang)(liang)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)重量(liang)(liang)損(sun)失、數目(mu)、深度(du)和大(da)小,測定(ding)金(jin)(jin)屬或合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)能,或者(zhe)通過(guo)測量(liang)(liang)臨界孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)溫度(du),蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)成核所需的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)低離(li)子濃度(du),確定(ding)金(jin)(jin)屬和合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)。采(cai)用這類方(fang)(fang)法測量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)優點是(shi)(shi)陰陽(yang)極(ji)(ji)過(guo)程均在發生孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)試樣(yang)上(shang)進(jin)行,具有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)(ji)面(mian)積(ji),蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)不(bu)在表面(mian)上(shang)發展,而是(shi)(shi)向試樣(yang)內部發展,這與生產實際(ji)情況相符(fu)。但是(shi)(shi),在天然條件(jian)下進(jin)行測量(liang)(liang)時不(bu)方(fang)(fang)便、費時間(jian)。

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(lie)試驗
根據加(jia)載(zai)(zai)方(fang)法的不同,可(ke)以分為恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)法、恒(heng)(heng)(heng)(heng)載(zai)(zai)荷(he)法和(he)恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)速(su)率法。恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)法是(shi)通(tong)過某些機械手段,如手工 撬杠尋壓(ya)機等(deng)把一(yi)定(ding)尺寸的試(shi)樣彎(wan)至(zhi)預(yu)定(ding)形態如U型(xing)、C型(xing)、彎(wan)梁型(xing)等(deng),然后(hou)固(gu)定(ding);恒(heng)(heng)(heng)(heng)載(zai)(zai)荷(he)法是(shi)將試(shi)樣一(yi)端固(gu)定(ding),另一(yi)端加(jia)上某一(yi)恒(heng)(heng)(heng)(heng)定(ding)的靜載(zai)(zai)荷(he),使試(shi)樣產(chan)生(sheng)(sheng)恒(heng)(heng)(heng)(heng)定(ding)應(ying)力(li);恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)速(su)率法就是(shi)根據不同材料/介質(zhi)體系,在(zai)特定(ding)的應(ying)變(bian)速(su)率數值,在(zai)一(yi)種專門(men)的設備-恒(heng)(heng)(heng)(heng)應(ying)變(bian)速(su)率試(shi)驗(yan)機上,緩慢而勻速(su)地拉(la)伸試(shi)樣。在(zai)實際生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong),由于(yu)冷熱加(jia)工常常會產(chan)生(sheng)(sheng)殘余應(ying)力(li),焊接(jie)殘余應(ying)力(li)是(shi)最(zui)常見的一(yi)種,因此(ci),焊接(jie)件也可(ke)用來作為應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)裂試(shi)驗(yan)用試(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。

