材(cai)料的腐蝕(shi)(shi)傾向由(you)其熱力(li)學(xue)(xue)穩(wen)定(ding)性決(jue)定(ding),熱力(li)學(xue)(xue)上不穩(wen)定(ding)的材(cai)料具有腐蝕(shi)(shi)自發性。然(ran)而,造成的破壞狀況(kuang)和程度(du)大小(xiao)則取決(jue)于腐蝕(shi)(shi)動力(li)學(xue)(xue)。定(ding)量(liang)評(ping)定(ding)材(cai)料的耐(nai)蝕(shi)(shi)性和腐蝕(shi)(shi)程度(du)的大小(xiao)需要科學(xue)(xue)的方(fang)法。腐蝕(shi)(shi)的類型不同,所采用(yong)的評(ping)定(ding)方(fang)法也不同。

一、均(jun)勻腐蝕程度的評(ping)定方法

   對于全面腐蝕情況下的均勻腐蝕(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(fa)

   質量(liang)法(fa)具有(you)靈敏、有(you)效、用(yong)途廣(guang)泛的特點,是最基本的定量(liang)評定方法(fa)之(zhi)一。通過腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前后(hou)的質量(liang)變化(hua)(增加或(huo)減少)來(lai)表(biao)示腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的平均速(su)率。若腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)全(quan)部(bu)牢固地附著于試樣,或(huo)雖(sui)然有(you)脫落(luo)但易(yi)于全(quan)部(bu)收集,則常(chang)用(yong)增重法(fa)來(lai)表(biao)示。反(fan)之(zhi),如果腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)完全(quan)脫落(luo)或(huo)易(yi)于全(quan)部(bu)清除,則往往采用(yong)失重法(fa)。平均腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(單位時間單位面積的質量(liang)變化(hua))的計算公式(shi)為(wei):

   式中,為(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試(shi)樣腐(fu)蝕(shi)(shi)前后(hou)質(zhi)量的(de)變化量, g;S 為(wei)試(shi)樣的(de)表面積,m2;t為(wei)試(shi)樣腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)時間,h。

   需要注意的是,按式(1-1)計(ji)算腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率是假(jia)定(ding)(ding)整個(ge)試(shi)(shi)驗周期內腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)始終以恒(heng)定(ding)(ding)的速度進行,而實(shi)(shi)際中(zhong)常常并非如此。當采用失重法時(shi),應按有關標準(zhun)規定(ding)(ding)的方法去除試(shi)(shi)樣表面(mian)的殘(can)余腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物。公(gong)式中(zhong)的S通常是利用試(shi)(shi)樣腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前的表面(mian)積。當試(shi)(shi)驗周期內腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)導致試(shi)(shi)樣的表面(mian)積變化比較明顯時(shi),將(jiang)會影響數據的真實(shi)(shi)性。

 2. 深(shen)度法

   從工程應用角(jiao)度上看,影響(xiang)設備(bei)壽命和(he)安全的(de)(de)重(zhong)要指標(biao)是(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)后構件的(de)(de)有(you)效截面尺寸(cun)。因此,用深度法(fa)(fa)(fa)表示(shi)腐(fu)蝕(shi)程度更有(you)實(shi)際意義,特(te)別(bie)是(shi)(shi)衡量不同密度的(de)(de)材(cai)料的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)程度,目前(qian)該方法(fa)(fa)(fa)已(yi)被納入(ru)有(you)關標(biao)準(如(ru)我國國標(biao)GB10124—1988《金(jin)屬(shu)材(cai)料實(shi)驗室均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)全浸試(shi)驗方法(fa)(fa)(fa)》,美國材(cai)料試(shi)驗協會標(biao)準 ASTM G1、ASTM G31等)。通過(guo)直接(jie)測(ce)量腐(fu)蝕(shi)前(qian)后或腐(fu)蝕(shi)過(guo)程中某兩時刻的(de)(de)試(shi)樣(yang)厚(hou)度,就可(ke)以(yi)得到深度法(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(失厚(hou)或增厚(hou))。可(ke)選擇具(ju)有(you)足夠精度的(de)(de)工具(ju)和(he)儀器(qi)直接(jie)測(ce)量厚(hou)度變(bian)化,也可(ke)以(yi)采用無(wu)損測(ce)厚(hou)的(de)(de)方法(fa)(fa)(fa),如(ru)渦流法(fa)(fa)(fa)、超聲法(fa)(fa)(fa)、射(she)線(xian)照相(xiang)法(fa)(fa)(fa)和(he)電(dian)阻法(fa)(fa)(fa)等,破壞法(fa)(fa)(fa)中以(yi)金(jin)相(xiang)剖(pou)面法(fa)(fa)(fa)最為實(shi)用。深度法(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率可(ke)以(yi)由質量法(fa)(fa)(fa)計算出(chu)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)(su)率換算得到,換算公式為:

   式中,分別為(wei)深度法和(he)質(zhi)量法表示的(de)腐蝕速率(lv),單位分別為(wei)mm/a和(he)g/(m2·h)。

   對于腐(fu)蝕(shi)減薄(bo)情(qing)況(kuang),p為(wei)腐(fu)蝕(shi)材料的(de)密(mi)度;對于增(zeng)厚情(qing)況(kuang),p為(wei)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu)的(de)密(mi)度。但實際(ji)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu)密(mi)度的(de)準確值難以(yi)確定,因(yin)而式(1-2)一般僅適(shi)用于減薄(bo)情(qing)況(kuang),p的(de)單(dan)位為(wei)g/cm2。深度法和質量法表征的(de)腐(fu)蝕(shi)速率也可以(yi)用其他的(de)量綱單(dan)位。

   根據(ju)深度法(fa)表征的腐蝕(shi)速率(lv)大小不(bu)同(tong),可以將材料的耐(nai)蝕(shi)性分(fen)為不(bu)同(tong)的等級(ji)(ji),表1-2給出了 10 級(ji)(ji)標準分(fen)類(lei)(lei)(lei)法(fa)。該(gai)分(fen)類(lei)(lei)(lei)方法(fa)對有些工程應(ying)用(yong)背景(jing)而(er)言顯得過細,因此(ci)還(huan)有低于10 級(ji)(ji)的其(qi)他分(fen)類(lei)(lei)(lei)法(fa)。但不(bu)管按幾(ji)級(ji)(ji)分(fen)類(lei)(lei)(lei),其(qi)僅(jin)具有相對性和參考性,科學地評定腐蝕(shi)等級(ji)(ji)還(huan)必須考慮具體(ti)的應(ying)用(yong)背景(jing)。

 3. 電(dian)流密(mi)度(du)表(biao)征法

   金屬的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕是由陽極(ji)溶解(jie)導致的(de)(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕的(de)(de)(de)速率可以用陽極(ji)反應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度來表征。法(fa)拉第定律指(zhi)出,當電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)通(tong)(tong)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液時(shi),電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)上發生電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)變化(hua)的(de)(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)(de)量與通(tong)(tong)過(guo)(guo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)量成(cheng)正比(bi),與電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)反應(ying)中轉移的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷數成(cheng)反比(bi)。設(she)通(tong)(tong)過(guo)(guo)陽極(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)為I,通(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)間為t,則時(shi)間內通(tong)(tong)過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)量為 It,相應(ying)溶解(jie)掉的(de)(de)(de)金屬的(de)(de)(de)質(zhi)量 Am 為

   前(qian)面(mian)所介紹(shao)的腐蝕(shi)(shi)速率表征方法均適用于均勻腐蝕(shi)(shi)情(qing)況(kuang)。而對于非均勻腐蝕(shi)(shi),即使是全(quan)面(mian)腐蝕(shi)(shi),上(shang)述方法也(ye)不適用,這時需要借助其他方法來(lai)評定腐蝕(shi)(shi)程度。

二、局部腐蝕程度的評定(ding)方法

   包括應力作(zuo)用(yong)(yong)下的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在內的廣義(yi)局(ju)(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的特(te)點(dian)(dian)(dian)(dian)是材(cai)料(liao)(liao)(liao)的質量損失很(hen)小,但(dan)是,材(cai)料(liao)(liao)(liao)的局(ju)(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可能會很(hen)嚴重。例如,點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可能造成容器穿孔,應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會導致構(gou)件(jian)斷(duan)裂,晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)選擇(ze)性腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)雖然通(tong)常不(bu)會引起材(cai)料(liao)(liao)(liao)質量和(he)尺(chi)寸的明(ming)顯變化,但(dan)卻(que)會使材(cai)料(liao)(liao)(liao)的強(qiang)度(du)顯著(zhu)下降。因此,評(ping)(ping)價局(ju)(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)不(bu)能簡單地采用(yong)(yong)前面(mian)介紹的適(shi)(shi)用(yong)(yong)于(yu)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的方(fang)(fang)法,這時(shi)需(xu)要根(gen)據具(ju)體(ti)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)類(lei)(lei)型(xing),以及對材(cai)料(liao)(liao)(liao)或結構(gou)安(an)全(quan)可靠(kao)性的影響(xiang)等來(lai)選擇(ze)適(shi)(shi)用(yong)(yong)的評(ping)(ping)定(ding)方(fang)(fang)法。例如,對于(yu)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的評(ping)(ping)定(ding),可以采用(yong)(yong)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)密度(du)、平(ping)均點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)(shen)度(du)、最大點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)(shen)度(du)等指標(biao)進行綜合評(ping)(ping)價。斷(duan)裂壽命(ming)或斷(duan)裂時(shi)間法適(shi)(shi)用(yong)(yong)于(yu)應力作(zuo)用(yong)(yong)下的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),電阻率的改變適(shi)(shi)用(yong)(yong)于(yu)多數(shu)局(ju)(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。測定(ding)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件(jian)力學強(qiang)度(du)或斷(duan)裂延伸率的變化,不(bu)僅適(shi)(shi)用(yong)(yong)于(yu)評(ping)(ping)定(ding)全(quan)面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻的或不(bu)均勻的),更有(you)利于(yu)評(ping)(ping)定(ding)各類(lei)(lei)局(ju)(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。針對不(bu)同類(lei)(lei)型(xing)的局(ju)(ju)(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)還有(you)特(te)定(ding)的評(ping)(ping)定(ding)方(fang)(fang)法。