材(cai)料的腐蝕傾向由其熱力(li)學(xue)穩定(ding)(ding)性(xing)決定(ding)(ding),熱力(li)學(xue)上不(bu)穩定(ding)(ding)的材(cai)料具有(you)腐蝕自發性(xing)。然而,造(zao)成的破壞(huai)狀(zhuang)況和(he)程度(du)大小則取決于(yu)腐蝕動(dong)力(li)學(xue)。定(ding)(ding)量(liang)評(ping)定(ding)(ding)材(cai)料的耐蝕性(xing)和(he)腐蝕程度(du)的大小需要科(ke)學(xue)的方(fang)法。腐蝕的類型不(bu)同(tong)(tong),所(suo)采用的評(ping)定(ding)(ding)方(fang)法也不(bu)同(tong)(tong)。

一、均勻腐蝕程度的評定方(fang)法

   對于全面腐蝕(shi)情況下的均勻腐(fu)蝕(shi),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(zhi)量法(fa)具有靈敏、有效(xiao)、用(yong)途廣(guang)泛(fan)的特點,是最基本的定量評(ping)定方(fang)法(fa)之(zhi)一。通過腐(fu)蝕(shi)前后的質(zhi)量變(bian)(bian)化(hua)(增(zeng)加或(huo)減少)來(lai)表示腐(fu)蝕(shi)的平均(jun)速(su)率。若(ruo)腐(fu)蝕(shi)產物(wu)全(quan)(quan)部(bu)牢固地附著(zhu)于(yu)試樣(yang),或(huo)雖(sui)然有脫落但易于(yu)全(quan)(quan)部(bu)收(shou)集,則(ze)常用(yong)增(zeng)重法(fa)來(lai)表示。反(fan)之(zhi),如果腐(fu)蝕(shi)產物(wu)完全(quan)(quan)脫落或(huo)易于(yu)全(quan)(quan)部(bu)清(qing)除,則(ze)往往采(cai)用(yong)失重法(fa)。平均(jun)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(單位(wei)時間(jian)單位(wei)面積(ji)的質(zhi)量變(bian)(bian)化(hua))的計算公式為:

   式中,為腐蝕(shi)速率(lv),g/(m2?h); Aw 為試(shi)樣(yang)(yang)腐蝕(shi)前后質量的(de)(de)變化量, g;S 為試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)表(biao)面積,m2;t為試(shi)樣(yang)(yang)腐蝕(shi)的(de)(de)時間,h。

   需要注(zhu)意的(de)是,按(an)式(shi)(1-1)計算腐(fu)蝕(shi)速率是假定整個試(shi)驗(yan)周(zhou)期(qi)內腐(fu)蝕(shi)始(shi)終(zhong)以恒定的(de)速度進行(xing),而實際中常常并(bing)非如此。當采用失重法(fa)時,應按(an)有關標準(zhun)規定的(de)方法(fa)去除試(shi)樣表面的(de)殘余腐(fu)蝕(shi)產物。公式(shi)中的(de)S通常是利(li)用試(shi)樣腐(fu)蝕(shi)前的(de)表面積(ji)。當試(shi)驗(yan)周(zhou)期(qi)內腐(fu)蝕(shi)導致試(shi)樣的(de)表面積(ji)變化比較明(ming)顯時,將會影響數據的(de)真實性。

 2. 深度法(fa)

   從工(gong)程應(ying)用(yong)角度(du)上看,影響設備(bei)壽命和安全的(de)重要指(zhi)標是腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)后構件的(de)有(you)(you)(you)效截面(mian)尺寸。因此,用(yong)深(shen)度(du)法(fa)(fa)表示腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)更(geng)有(you)(you)(you)實(shi)際意義,特(te)別是衡量不同密度(du)的(de)材料(liao)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度(du),目(mu)前(qian)(qian)該方法(fa)(fa)已被納入有(you)(you)(you)關(guan)標準(如我國國標GB10124—1988《金屬材料(liao)實(shi)驗室均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)全浸試驗方法(fa)(fa)》,美(mei)國材料(liao)試驗協會(hui)標準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過直接測(ce)(ce)量腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前(qian)(qian)后或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過程中(zhong)某兩時刻的(de)試樣厚度(du),就可(ke)以(yi)得到深(shen)度(du)法(fa)(fa)表征的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(失厚或增(zeng)厚)。可(ke)選擇具有(you)(you)(you)足夠精度(du)的(de)工(gong)具和儀器直接測(ce)(ce)量厚度(du)變化(hua),也可(ke)以(yi)采用(yong)無損測(ce)(ce)厚的(de)方法(fa)(fa),如渦流(liu)法(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)、射線照相法(fa)(fa)和電阻法(fa)(fa)等,破(po)壞法(fa)(fa)中(zhong)以(yi)金相剖面(mian)法(fa)(fa)最為實(shi)用(yong)。深(shen)度(du)法(fa)(fa)表征的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率可(ke)以(yi)由質量法(fa)(fa)計算出的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率換算得到,換算公式為:

   式中,分別(bie)為(wei)深度法和質量法表示的腐蝕速率,單(dan)位(wei)分別(bie)為(wei)mm/a和g/(m2·h)。

   對于腐(fu)(fu)蝕(shi)減薄(bo)情況,p為腐(fu)(fu)蝕(shi)材料的(de)(de)(de)密度(du);對于增厚情況,p為腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)(wu)的(de)(de)(de)密度(du)。但實際中腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)(wu)密度(du)的(de)(de)(de)準確值難以確定,因而(er)式(1-2)一(yi)般僅適(shi)用于減薄(bo)情況,p的(de)(de)(de)單位為g/cm2。深度(du)法和質(zhi)量(liang)法表征的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率也可以用其他的(de)(de)(de)量(liang)綱(gang)單位。

   根(gen)據深度法表(biao)征的(de)腐蝕(shi)速率大小(xiao)不(bu)同,可以將材(cai)料的(de)耐蝕(shi)性(xing)分(fen)為不(bu)同的(de)等級(ji),表(biao)1-2給出了 10 級(ji)標準(zhun)分(fen)類(lei)法。該分(fen)類(lei)方法對有(you)些工程應用(yong)(yong)背(bei)景(jing)而言顯(xian)得過(guo)細(xi),因此還有(you)低(di)于(yu)10 級(ji)的(de)其他分(fen)類(lei)法。但(dan)不(bu)管按(an)幾(ji)級(ji)分(fen)類(lei),其僅具(ju)有(you)相對性(xing)和參考(kao)性(xing),科學地評(ping)定腐蝕(shi)等級(ji)還必須考(kao)慮具(ju)體的(de)應用(yong)(yong)背(bei)景(jing)。

 3. 電流密度表征(zheng)法(fa)

   金屬(shu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化學腐蝕(shi)是由陽極(ji)(ji)溶解導致(zhi)的(de)(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)化學腐蝕(shi)的(de)(de)(de)速率可以(yi)用陽極(ji)(ji)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流密度來表征。法拉第(di)定律指出,當(dang)電(dian)(dian)(dian)流通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)解質溶液時(shi),電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)上(shang)發生電(dian)(dian)(dian)化學變化的(de)(de)(de)物質的(de)(de)(de)量與通(tong)過(guo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量成正(zheng)比,與電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)反(fan)應(ying)中轉移的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷數成反(fan)比。設通(tong)過(guo)陽極(ji)(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流為I,通(tong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)為t,則時(shi)間(jian)內通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量為 It,相(xiang)應(ying)溶解掉的(de)(de)(de)金屬(shu)的(de)(de)(de)質量 Am 為

   前面所介紹的腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率表(biao)征(zheng)方(fang)(fang)法均(jun)適用(yong)于均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)情況。而對于非均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi),即使(shi)是全面腐(fu)(fu)蝕(shi),上(shang)述(shu)方(fang)(fang)法也不適用(yong),這(zhe)時需要借助其他(ta)方(fang)(fang)法來評定腐(fu)(fu)蝕(shi)程度。

二、局部腐蝕程度(du)的評定方法

   包括應力作(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)在內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣義局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點是材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)損失很小(xiao),但(dan)是,材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可能(neng)會(hui)很嚴重。例如(ru),點腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可能(neng)造成容器(qi)穿孔,應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)導致構件斷裂,晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和選擇性腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)雖然通常(chang)不會(hui)引(yin)起(qi)材(cai)料(liao)質量(liang)和尺寸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)明顯變(bian)化(hua),但(dan)卻會(hui)使材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)顯著下降。因此(ci),評(ping)價局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)(du)不能(neng)簡(jian)單地采用(yong)前面(mian)介紹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)適(shi)用(yong)于均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa),這(zhe)時需要根據具體(ti)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)類(lei)型(xing),以及對材(cai)料(liao)或結構安全(quan)可靠性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)等(deng)來(lai)選擇適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)方法(fa)(fa)。例如(ru),對于點腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding),可以采用(yong)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)密度(du)(du)(du)、平(ping)均點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)(du)、最大點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)(du)等(deng)指標進行綜合評(ping)價。斷裂壽命或斷裂時間法(fa)(fa)適(shi)用(yong)于應力作(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),電阻率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改變(bian)適(shi)用(yong)于多數局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。測(ce)定(ding)(ding)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件力學強(qiang)度(du)(du)(du)或斷裂延伸率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua),不僅適(shi)用(yong)于評(ping)定(ding)(ding)全(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)或不均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)),更有利(li)于評(ping)定(ding)(ding)各類(lei)局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。針對不同類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)還(huan)有特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)方法(fa)(fa)。