材料(liao)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向(xiang)由(you)其熱力學(xue)穩定(ding)性(xing)決(jue)定(ding),熱力學(xue)上不穩定(ding)的(de)材料(liao)具(ju)有腐(fu)(fu)蝕(shi)自發性(xing)。然而,造成的(de)破(po)壞狀況和(he)程度(du)大小則取決(jue)于腐(fu)(fu)蝕(shi)動(dong)力學(xue)。定(ding)量評定(ding)材料(liao)的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)程度(du)的(de)大小需(xu)要科學(xue)的(de)方法。腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)類型不同,所采用的(de)評定(ding)方法也(ye)不同。

一、均勻腐蝕程度的(de)評定(ding)方法

   對于全面腐蝕情況下的均勻腐蝕,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(liang)法

   質(zhi)量法具有(you)靈敏(min)、有(you)效、用途廣泛的特點,是最基本的定(ding)量評定(ding)方(fang)法之一(yi)。通過腐(fu)蝕(shi)(shi)前后的質(zhi)量變化(增(zeng)加或(huo)(huo)(huo)減少)來表示(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)的平均速率。若腐(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)全(quan)部(bu)牢(lao)固(gu)地(di)附著于(yu)試樣,或(huo)(huo)(huo)雖然(ran)有(you)脫落但易于(yu)全(quan)部(bu)收集(ji),則常用增(zeng)重(zhong)法來表示(shi)(shi)。反(fan)之,如果腐(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)完全(quan)脫落或(huo)(huo)(huo)易于(yu)全(quan)部(bu)清(qing)除,則往往采用失重(zhong)法。平均腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(單(dan)位(wei)時間單(dan)位(wei)面積(ji)的質(zhi)量變化)的計算公式為:

   式中,為(wei)腐蝕速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試樣腐蝕前后質量的變化量, g;S 為(wei)試樣的表面積(ji),m2;t為(wei)試樣腐蝕的時間,h。

   需要(yao)注意的是,按(an)式(1-1)計算腐(fu)蝕(shi)速率是假(jia)定(ding)整(zheng)個試(shi)驗(yan)周期內腐(fu)蝕(shi)始(shi)終以恒定(ding)的速度(du)進行(xing),而實際(ji)中(zhong)常(chang)常(chang)并(bing)非如此。當采用失重法(fa)時,應按(an)有(you)關標(biao)準規定(ding)的方法(fa)去除試(shi)樣(yang)表面的殘余(yu)腐(fu)蝕(shi)產物(wu)。公式中(zhong)的S通常(chang)是利用試(shi)樣(yang)腐(fu)蝕(shi)前的表面積。當試(shi)驗(yan)周期內腐(fu)蝕(shi)導致試(shi)樣(yang)的表面積變(bian)化比較明顯時,將會影響(xiang)數(shu)據(ju)的真(zhen)實性。

 2. 深度法(fa)

   從(cong)工程應用角度上看(kan),影響設備壽命和安全的(de)重(zhong)要指標(biao)是腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)后(hou)構件的(de)有(you)效截面(mian)(mian)尺寸。因此(ci),用深(shen)度法(fa)(fa)表(biao)示腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程度更有(you)實際意義,特別是衡量不同密度的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)程度,目前該方(fang)法(fa)(fa)已被納入有(you)關標(biao)準(zhun)(如(ru)我(wo)國(guo)國(guo)標(biao)GB10124—1988《金(jin)屬材(cai)料(liao)(liao)(liao)實驗(yan)室(shi)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)全浸試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)》,美(mei)國(guo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)試驗(yan)協(xie)會標(biao)準(zhun) ASTM G1、ASTM G31等)。通過直(zhi)接測量腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前后(hou)或腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程中某兩時刻的(de)試樣(yang)厚(hou)(hou)度,就可以得到深(shen)度法(fa)(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)(失厚(hou)(hou)或增厚(hou)(hou))。可選(xuan)擇(ze)具有(you)足夠精度的(de)工具和儀器直(zhi)接測量厚(hou)(hou)度變化,也(ye)可以采用無損測厚(hou)(hou)的(de)方(fang)法(fa)(fa),如(ru)渦流法(fa)(fa)、超聲(sheng)法(fa)(fa)、射線照相(xiang)法(fa)(fa)和電阻法(fa)(fa)等,破壞(huai)法(fa)(fa)中以金(jin)相(xiang)剖面(mian)(mian)法(fa)(fa)最為(wei)實用。深(shen)度法(fa)(fa)表(biao)征的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)可以由質量法(fa)(fa)計算(suan)出的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)換算(suan)得到,換算(suan)公式為(wei):

   式中,分(fen)別為深(shen)度法和質量法表示的腐(fu)蝕(shi)速(su)率,單位分(fen)別為mm/a和g/(m2·h)。

   對(dui)于腐蝕減薄情(qing)況,p為(wei)腐蝕材料(liao)的(de)密(mi)度(du);對(dui)于增厚(hou)情(qing)況,p為(wei)腐蝕產物(wu)的(de)密(mi)度(du)。但(dan)實際中腐蝕產物(wu)密(mi)度(du)的(de)準確(que)值(zhi)難以(yi)確(que)定,因而式(1-2)一般僅適用于減薄情(qing)況,p的(de)單(dan)位為(wei)g/cm2。深(shen)度(du)法和質量法表征的(de)腐蝕速率(lv)也可以(yi)用其他的(de)量綱單(dan)位。

   根據深度法表征的(de)(de)腐蝕(shi)速率大小不(bu)同,可以將材料的(de)(de)耐蝕(shi)性分為(wei)不(bu)同的(de)(de)等級(ji)(ji)(ji),表1-2給出(chu)了 10 級(ji)(ji)(ji)標準分類(lei)法。該分類(lei)方法對有(you)(you)些工程(cheng)應用(yong)背(bei)景(jing)而言顯得(de)過細,因(yin)此(ci)還(huan)有(you)(you)低于(yu)10 級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)其(qi)他分類(lei)法。但不(bu)管按幾(ji)級(ji)(ji)(ji)分類(lei),其(qi)僅具有(you)(you)相對性和(he)參考性,科學地評定腐蝕(shi)等級(ji)(ji)(ji)還(huan)必須(xu)考慮具體的(de)(de)應用(yong)背(bei)景(jing)。

 3. 電流密度表征(zheng)法

   金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐(fu)蝕是由陽(yang)極(ji)溶(rong)(rong)解導致(zhi)的(de)(de)(de)(de),因而電(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)速率可(ke)以用陽(yang)極(ji)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度來表征。法(fa)拉第定(ding)律指出(chu),當電(dian)(dian)(dian)流(liu)通過電(dian)(dian)(dian)解質溶(rong)(rong)液時(shi),電(dian)(dian)(dian)極(ji)上(shang)發生電(dian)(dian)(dian)化(hua)學變化(hua)的(de)(de)(de)(de)物質的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)與通過的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)(liang)成正(zheng)比,與電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應(ying)中轉移的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷數成反比。設通過陽(yang)極(ji)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)為(wei)I,通電(dian)(dian)(dian)時(shi)間為(wei)t,則(ze)時(shi)間內(nei)通過電(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)(liang)為(wei) It,相(xiang)應(ying)溶(rong)(rong)解掉的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang) Am 為(wei)

   前(qian)面(mian)所介紹的腐蝕(shi)(shi)速率表征方(fang)法(fa)均(jun)(jun)適(shi)用于均(jun)(jun)勻腐蝕(shi)(shi)情況。而對于非均(jun)(jun)勻腐蝕(shi)(shi),即使是(shi)全面(mian)腐蝕(shi)(shi),上述方(fang)法(fa)也不適(shi)用,這時需要(yao)借助其他方(fang)法(fa)來(lai)評定腐蝕(shi)(shi)程度。

二、局部腐蝕(shi)程度的評定方法

   包括應力作用(yong)(yong)下的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)在內(nei)的(de)(de)(de)廣(guang)義局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)特(te)點(dian)是(shi)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)質量(liang)損失(shi)很(hen)小,但是(shi),材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可(ke)能(neng)(neng)會(hui)很(hen)嚴重(zhong)。例如,點(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可(ke)能(neng)(neng)造成容(rong)器穿孔,應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會(hui)導致構(gou)件斷(duan)裂(lie)(lie),晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和選擇性腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)雖然通常不會(hui)引(yin)起材(cai)料(liao)質量(liang)和尺寸的(de)(de)(de)明顯變化(hua),但卻會(hui)使材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度顯著下降。因(yin)此,評(ping)價局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度不能(neng)(neng)簡(jian)單地采用(yong)(yong)前面(mian)介紹的(de)(de)(de)適用(yong)(yong)于均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)方(fang)法,這時需要(yao)根據具體腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)類(lei)型,以及對材(cai)料(liao)或(huo)(huo)結構(gou)安全可(ke)靠(kao)性的(de)(de)(de)影(ying)響等(deng)來選擇適用(yong)(yong)的(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)方(fang)法。例如,對于點(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding),可(ke)以采用(yong)(yong)點(dian)蝕(shi)(shi)密(mi)度、平均點(dian)蝕(shi)(shi)深(shen)度、最大點(dian)蝕(shi)(shi)深(shen)度等(deng)指標進行綜合評(ping)價。斷(duan)裂(lie)(lie)壽(shou)命或(huo)(huo)斷(duan)裂(lie)(lie)時間法適用(yong)(yong)于應力作用(yong)(yong)下的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),電(dian)阻率的(de)(de)(de)改變適用(yong)(yong)于多數局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。測定(ding)(ding)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后(hou)試件力學強(qiang)度或(huo)(huo)斷(duan)裂(lie)(lie)延伸率的(de)(de)(de)變化(hua),不僅(jin)適用(yong)(yong)于評(ping)定(ding)(ding)全面(mian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(均勻(yun)的(de)(de)(de)或(huo)(huo)不均勻(yun)的(de)(de)(de)),更有利(li)于評(ping)定(ding)(ding)各類(lei)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。針對不同類(lei)型的(de)(de)(de)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)還有特(te)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)評(ping)定(ding)(ding)方(fang)法。