材料的(de)腐(fu)蝕傾向由其熱力(li)學穩定性決定,熱力(li)學上(shang)不穩定的(de)材料具有(you)腐(fu)蝕自發性。然而(er),造成的(de)破壞(huai)狀況(kuang)和程(cheng)度大(da)小則取決于(yu)腐(fu)蝕動力(li)學。定量評(ping)定材料的(de)耐蝕性和腐(fu)蝕程(cheng)度的(de)大(da)小需要科學的(de)方(fang)法(fa)。腐(fu)蝕的(de)類型不同(tong),所采用(yong)的(de)評(ping)定方(fang)法(fa)也(ye)不同(tong)。

一、均勻腐蝕程(cheng)度(du)的(de)評定方法

   對于全面腐蝕情況下的均勻腐(fu)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. 質量法

   質量(liang)(liang)法具有(you)靈敏、有(you)效、用(yong)途廣泛的(de)特點,是最(zui)基本的(de)定(ding)量(liang)(liang)評定(ding)方法之一。通過腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后的(de)質量(liang)(liang)變化(增(zeng)加(jia)或減(jian)少)來表示腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)平均(jun)速率。若腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)全(quan)部(bu)牢(lao)固地附著于(yu)試樣,或雖然有(you)脫落(luo)但易于(yu)全(quan)部(bu)收集,則常用(yong)增(zeng)重(zhong)法來表示。反之,如果腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)完全(quan)脫落(luo)或易于(yu)全(quan)部(bu)清除,則往往采用(yong)失重(zhong)法。平均(jun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(單(dan)位時間單(dan)位面積的(de)質量(liang)(liang)變化)的(de)計算公式為:

   式中(zhong),為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)試樣(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)前后質量的(de)變化(hua)量, g;S 為(wei)試樣(yang)的(de)表(biao)面積,m2;t為(wei)試樣(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)時間,h。

   需要(yao)注意的(de)是,按(an)式(1-1)計算腐(fu)蝕速(su)率(lv)是假(jia)定整個(ge)試驗(yan)周期內腐(fu)蝕始終以(yi)恒定的(de)速(su)度進行,而實(shi)際(ji)中(zhong)常(chang)(chang)常(chang)(chang)并(bing)非如此。當(dang)采用失重法時,應按(an)有關(guan)標準規定的(de)方法去除(chu)試樣表面(mian)的(de)殘余腐(fu)蝕產物(wu)。公式中(zhong)的(de)S通常(chang)(chang)是利用試樣腐(fu)蝕前(qian)的(de)表面(mian)積(ji)(ji)。當(dang)試驗(yan)周期內腐(fu)蝕導致試樣的(de)表面(mian)積(ji)(ji)變化比較明顯時,將會影響(xiang)數據的(de)真實(shi)性。

 2. 深度法

   從工(gong)程(cheng)應用(yong)角度(du)(du)上看,影響設備壽命和安全的(de)(de)(de)重要指標是腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)后構件的(de)(de)(de)有(you)效截面尺(chi)寸。因此,用(yong)深度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)表示(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度(du)(du)更有(you)實(shi)(shi)際(ji)意(yi)義(yi),特(te)別是衡量(liang)不同密度(du)(du)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度(du)(du),目前該方法(fa)(fa)(fa)(fa)已被(bei)納入有(you)關標準(zhun)(如(ru)我國國標GB10124—1988《金屬(shu)材(cai)(cai)料實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)全浸試驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)(fa)》,美(mei)國材(cai)(cai)料試驗(yan)協會標準(zhun) ASTM G1、ASTM G31等(deng))。通過(guo)(guo)直接測(ce)量(liang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后或(huo)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)某兩(liang)時刻的(de)(de)(de)試樣厚(hou)度(du)(du),就可以得到深度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(失厚(hou)或(huo)增厚(hou))。可選擇具有(you)足夠精度(du)(du)的(de)(de)(de)工(gong)具和儀器直接測(ce)量(liang)厚(hou)度(du)(du)變化,也可以采用(yong)無損(sun)測(ce)厚(hou)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)(fa)(fa),如(ru)渦流法(fa)(fa)(fa)(fa)、超聲(sheng)法(fa)(fa)(fa)(fa)、射線照相(xiang)(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)和電阻(zu)法(fa)(fa)(fa)(fa)等(deng),破壞法(fa)(fa)(fa)(fa)中(zhong)以金相(xiang)(xiang)剖(pou)面法(fa)(fa)(fa)(fa)最為實(shi)(shi)用(yong)。深度(du)(du)法(fa)(fa)(fa)(fa)表征(zheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)可以由質量(liang)法(fa)(fa)(fa)(fa)計算出的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)換算得到,換算公式為:

   式中,分別(bie)(bie)為深度(du)法(fa)和質(zhi)量法(fa)表示的腐蝕速率,單(dan)位分別(bie)(bie)為mm/a和g/(m2·h)。

   對于腐(fu)蝕(shi)(shi)減薄(bo)情況(kuang),p為腐(fu)蝕(shi)(shi)材料的密(mi)度(du);對于增厚情況(kuang),p為腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物的密(mi)度(du)。但(dan)實際中腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物密(mi)度(du)的準確(que)值難以(yi)確(que)定,因而式(1-2)一般僅適用于減薄(bo)情況(kuang),p的單位(wei)為g/cm2。深度(du)法(fa)(fa)和質量法(fa)(fa)表(biao)征的腐(fu)蝕(shi)(shi)速率也(ye)可以(yi)用其他的量綱(gang)單位(wei)。

   根據深度法表征的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率大小不同,可以將(jiang)材料的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)分(fen)(fen)(fen)為不同的(de)(de)等(deng)級(ji),表1-2給(gei)出了 10 級(ji)標準分(fen)(fen)(fen)類(lei)法。該分(fen)(fen)(fen)類(lei)方法對(dui)有(you)些(xie)工程應(ying)用背(bei)景而言顯得過細,因此還(huan)有(you)低于(yu)10 級(ji)的(de)(de)其(qi)他分(fen)(fen)(fen)類(lei)法。但不管按幾級(ji)分(fen)(fen)(fen)類(lei),其(qi)僅具有(you)相對(dui)性(xing)和參考性(xing),科學地評(ping)定腐(fu)蝕(shi)等(deng)級(ji)還(huan)必須考慮具體的(de)(de)應(ying)用背(bei)景。

 3. 電流密(mi)度表征法

   金(jin)屬的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐蝕是由(you)陽(yang)極溶解(jie)導(dao)致的(de)(de)(de),因(yin)而電(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐蝕的(de)(de)(de)速率(lv)可以用陽(yang)極反應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流密(mi)度來(lai)表征。法拉(la)第定律指出,當(dang)電(dian)(dian)(dian)流通過電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液(ye)時,電(dian)(dian)(dian)極上(shang)發生(sheng)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學變化(hua)的(de)(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)(de)量與通過的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量成正比(bi),與電(dian)(dian)(dian)極反應(ying)中轉(zhuan)移(yi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷(he)數成反比(bi)。設通過陽(yang)極的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流為I,通電(dian)(dian)(dian)時間為t,則時間內通過電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量為 It,相應(ying)溶解(jie)掉的(de)(de)(de)金(jin)屬的(de)(de)(de)質(zhi)量 Am 為

   前面(mian)所介(jie)紹的腐蝕(shi)速率表(biao)征方法(fa)均(jun)適用于均(jun)勻腐蝕(shi)情(qing)況。而對于非均(jun)勻腐蝕(shi),即使是全面(mian)腐蝕(shi),上(shang)述方法(fa)也不適用,這時需要借助(zhu)其他方法(fa)來評定腐蝕(shi)程(cheng)度。

二、局部腐蝕(shi)程(cheng)度的評定方法

   包括應力(li)作(zuo)用下(xia)(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)在內(nei)的(de)(de)(de)廣義局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)特點是(shi)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)質量(liang)損失很(hen)(hen)小(xiao),但是(shi),材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可能(neng)會很(hen)(hen)嚴重。例如,點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可能(neng)造成容器穿孔,應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會導致構件斷(duan)裂,晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)選擇性(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)雖然(ran)通常不會引起材(cai)料(liao)(liao)質量(liang)和(he)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)明顯變化,但卻會使材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度顯著下(xia)(xia)降(jiang)。因此(ci),評價(jia)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)程度不能(neng)簡單(dan)地采用前面(mian)介(jie)紹的(de)(de)(de)適用于(yu)均勻(yun)(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)方法,這時(shi)需要(yao)根據具體腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)類(lei)型(xing),以及對(dui)材(cai)料(liao)(liao)或(huo)結構安(an)全可靠性(xing)的(de)(de)(de)影響等來選擇適用的(de)(de)(de)評定(ding)(ding)(ding)方法。例如,對(dui)于(yu)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)評定(ding)(ding)(ding),可以采用點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)密度、平均點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深度、最大點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深度等指標進行綜合(he)評價(jia)。斷(duan)裂壽命或(huo)斷(duan)裂時(shi)間法適用于(yu)應力(li)作(zuo)用下(xia)(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),電阻率(lv)的(de)(de)(de)改(gai)變適用于(yu)多數(shu)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。測定(ding)(ding)(ding)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件力(li)學強(qiang)度或(huo)斷(duan)裂延伸(shen)率(lv)的(de)(de)(de)變化,不僅適用于(yu)評定(ding)(ding)(ding)全面(mian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)或(huo)不均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)),更有利于(yu)評定(ding)(ding)(ding)各(ge)類(lei)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。針對(dui)不同類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)還有特定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)評定(ding)(ding)(ding)方法。