常(chang)見(jian)掛片腐蝕試驗原理與方(fang)法如下:
一、重(zhong)量法
由于腐蝕作用,材料的重量會發生系統變化,此即重量法測定材料抗蝕能力的理論基礎。雖然近年來發展了許多新的腐蝕研究方法,但重量法仍然是最基本的定量評定腐蝕的方法,并得到廣泛應用。重量法簡單而直觀,適用于實驗室和現場試驗。它分為增重法和失重法兩種。
1. 增重法
當腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu)牢固地(di)附(fu)著(zhu)在試(shi)(shi)(shi)樣(yang)上,又幾(ji)乎不溶于(yu)(yu)(yu)溶液,也不為外部物(wu)質所玷污(wu),這時(shi)(shi)(shi)可(ke)用(yong)增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)(fa)測定腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)破壞程度(du)。增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)(fa)適用(yong)于(yu)(yu)(yu)評定全面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi) , 而不適用(yong)于(yu)(yu)(yu)其(qi)它(ta)類型的(de)(de)(de)(de)局(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)(fa)試(shi)(shi)(shi)驗過(guo)程為,將預先制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)量(liang)尺寸、稱重(zhong)(zhong)(zhong)后(hou)置于(yu)(yu)(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)介(jie)質中,試(shi)(shi)(shi)驗結束后(hou)( 連同(tong)(tong)已脫落的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu) ) 取出,烘干,再稱重(zhong)(zhong)(zhong)。全部增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)表征(zheng)著(zhu)材料的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)。在重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)法(fa)(fa)中,一(yi)(yi)個(ge)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)通常在腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)---時(shi)(shi)(shi)間(jian)曲線上只提供一(yi)(yi)個(ge)數據(ju)點。當腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu)確(que)實是(shi)牢固地(di)附(fu)著(zhu)于(yu)(yu)(yu)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)表面, 且(qie)具(ju)有恒(heng)定的(de)(de)(de)(de)組(zu)分時(shi)(shi)(shi),就能在同(tong)(tong)一(yi)(yi)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)上連續或周期性地(di)測量(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong),因而適合于(yu)(yu)(yu)研究腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)隨時(shi)(shi)(shi)間(jian)變化的(de)(de)(de)(de)規(gui)律。 增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)嚴重(zhong)(zhong)(zhong)缺點是(shi)數據(ju)的(de)(de)(de)(de)間(jian)接性,即得(de)到的(de)(de)(de)(de)數據(ju)包括腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang),究竟多少材料被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),還需分析(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)化學(xue)組(zu)成來換(huan)算。有時(shi)(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)相組(zu)成相當復雜,精確(que)的(de)(de)(de)(de)分析(xi)往往有困(kun)(kun)難(nan)。同(tong)(tong)時(shi)(shi)(shi)多價金屬( 如鐵、銅等 ) 可(ke)能會生成幾(ji)種化學(xue)組(zu)成不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物(wu),換(huan)算比較困(kun)(kun)難(nan)。這些都限(xian)制(zhi)了增(zeng)(zeng)(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)范圍。
2. 失重法
失(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)(fa)是一種(zhong)簡單而(er)直(zhi)接(jie)的(de)方法(fa)(fa)(fa)。它不要(yao)求(qiu)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)牢固附著在材(cai)料(liao)表面(mian), 也不考(kao)慮(lv)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)的(de)可(ke)溶性,因為試(shi)(shi)驗(yan)結束(shu)后(hou)(hou)(hou)必(bi)須從試(shi)(shi)樣上清(qing)除(chu)全部(bu)(bu)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)。失(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)(fa)直(zhi)接(jie)表示由于(yu)腐蝕(shi)(shi)而(er)損(sun)失(shi)(shi)(shi)的(de)材(cai)料(liao)重(zhong)(zhong)量,不需經過(guo)(guo)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)的(de)化學(xue)組成分析和換算。這些優點債失(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)(fa)得到廣(guang)泛的(de)應用。失(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)(fa)試(shi)(shi)驗(yan)過(guo)(guo)程為 ,將預先(xian)制(zhi)備的(de)試(shi)(shi)樣量尺寸、稱重(zhong)(zhong)后(hou)(hou)(hou)置于(yu)腐蝕(shi)(shi)介質(zhi)中,試(shi)(shi)驗(yan)結束(shu)后(hou)(hou)(hou)取(qu)出,清(qing)除(chu)全部(bu)(bu)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)后(hou)(hou)(hou)清(qing)洗、干燥、再稱重(zhong)(zhong)。 試(shi)(shi)樣的(de)失(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)直(zhi)接(jie)表征(zheng)材(cai)料(liao)的(de)腐蝕(shi)(shi)程度。 無論增重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)(fa)還是失(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)法(fa)(fa)(fa),在試(shi)(shi)驗(yan)前后(hou)(hou)(hou)與試(shi)(shi)驗(yan)過(guo)(guo)程中,在清(qing)除(chu)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)前后(hou)(hou)(hou),都必(bi)須仔細觀(guan)察并記錄材(cai)料(liao)表面(mian)和介質(zhi)中的(de)各種(zhong)變化。
二、重(zhong)量法測(ce)定結(jie)果評定
重量法(fa)是根據試樣(yang)在腐蝕(shi)前后的(de)(de)重量變(bian)化來測定腐蝕(shi)速度(du)的(de)(de)。為(wei)了使各次不(bu)同(tong)試驗及不(bu)同(tong)試樣(yang)的(de)(de)數據能(neng)夠互相比較(jiao),必須采用單位(wei)(wei)時(shi)間內單位(wei)(wei)面積上(shang)的(de)(de)重量變(bian)化為(wei)表示單位(wei)(wei),即平均腐蝕(shi)速度(du),如(ru)從腐蝕(shi)試驗前后的(de)(de)試樣(yang)重量差(cha)計(ji)算腐蝕(shi)速度(du)。
金(jin)屬的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度在腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕過程中并(bing)非(fei)恒速(su)地進(jin)行,也就是說(shuo),其瞬時(shi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度可(ke)能(neng)發(fa)生各(ge)種變化(hua)。重(zhong)量法計算的(de)只是平(ping)均(jun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度,因此(ci)(ci),不適(shi)用于(yu)測(ce)定瞬時(shi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度。此(ci)(ci)外(wai),重(zhong)量法測(ce)定的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度通常只適(shi)用于(yu)均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)類型。 由于(yu)各(ge)種金(jin)屬材料(liao)的(de)密度不同,即(ji)使(shi)是均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕 ,這種腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度單位并(bing)不能(neng)表(biao)征腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)損耗深度。為此(ci)(ci)可(ke)將(jiang)平(ping)均(jun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕速(su)度換(huan)算成單位時(shi)間(jian)內的(de)平(ping)均(jun)侵蝕深度〈腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕率,如 mm/a,毫米每年〉。
三、腐蝕(shi)產物清除方法
要正確評(ping)定腐(fu)蝕結果,如果選用失重法評(ping)定時(shi),必(bi)須清除試樣表面的(de)腐(fu)蝕產物 ,但(dan)又(you)不損傷(shang)金屬基材本身。實際(ji)上(shang)完全(quan)不損傷(shang)基材是不可能的(de),只要求(qiu)損傷(shang)對腐(fu)蝕結果無(wu)明顯(xian)影響即可。對于不同金屬材料和不同的(de)腐(fu)蝕產物應(ying)采用不同的(de)清除腐(fu)蝕產物的(de)方法。一般有機(ji)械(xie)法、化學法和電(dian)解法三(san)種。
1. 機械(xie)法
一(yi)般先用(yong)自(zi)來水沖洗(xi),并用(yong)橡皮或(huo)硬(ying)毛刷擦洗(xi),或(huo)用(yong)木制刮(gua)(gua)刀(dao)、塑料刮(gua)(gua)刀(dao)刮(gua)(gua)擦。對絕大部分疏(shu)松腐蝕產物用(yong)此法已可(ke)清除干凈。但要完全清除掉腐蝕產物以精確(que)地測試(shi)或(huo)檢查(cha)局部腐蝕狀況時,尚需進一(yi)步采用(yong)化學(xue)(xue)法或(huo)電(dian)化學(xue)(xue)法。
2. 化學(xue)法
選擇適宜的(de)(de)化學(xue)溶液(ye)及操作條(tiao)(tiao)件 ,通過溶解(jie)除去試樣(yang)(yang)表面(mian)的(de)(de)腐蝕產物的(de)(de)方(fang)法。為了保(bao)護金屬基體 ,在(zai)(zai)(zai)化學(xue)清(qing)(qing)除的(de)(de)溶液(ye)中(zhong)往往需加入緩試劑。表列出一些(xie)常(chang)用的(de)(de)清(qing)(qing)除腐蝕產物的(de)(de)化學(xue)方(fang)法。這些(xie)方(fang)法并不復(fu)雜,但在(zai)(zai)(zai)使用時有(you)可能損傷基材 ,造成試驗(yan)誤差(cha);為此,應(ying)在(zai)(zai)(zai)清(qing)(qing)除工作的(de)(de)同(tong)時,將未(wei)經腐蝕的(de)(de)同(tong)種材料相同(tong)尺寸的(de)(de)空(kong)白試樣(yang)(yang)在(zai)(zai)(zai)相同(tong)條(tiao)(tiao)件下清(qing)(qing)洗處理(li),求(qiu)其失重(zhong);然后在(zai)(zai)(zai)實(shi)際試樣(yang)(yang)的(de)(de)失重(zhong)中(zhong)減去次數,得出比較合乎真(zhen)實(shi)的(de)(de)試樣(yang)(yang)失重(zhong)。
3. 電化學法
選擇適(shi)當的(de)陽極(ji)(ji)和電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi),以試樣(yang)為(wei)陰極(ji)(ji)外加直流(liu)電(dian)(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)(dian)解(jie)方法。電(dian)(dian)(dian)解(jie)時陰極(ji)(ji)產生氫氣(qi),在氫氣(qi)泡的(de)機械(xie)作用(yong)(yong)下(xia)(xia),使(shi)腐(fu)蝕產物剝離(li),殘(can)留(liu)的(de)疏松物質(zhi)可用(yong)(yong)機械(xie)法沖刷除(chu)凈。此法效(xiao)果較好,空白(bai)試樣(yang)失重小。適(shi)用(yong)(yong)于許多金屬材料的(de)一(yi)種電(dian)(dian)(dian)解(jie)操作條件示例(li)如(ru)下(xia)(xia):電(dian)(dian)(dian)解(jie)液為(wei)5%,陽極(ji)(ji)為(wei)碳(tan)棒,陰極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)為(wei)20,加入有機緩試劑(如(ru)若丁)溫(wen)度(du)75℃,暴露時間為(wei)3min。
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