材(cai)料(liao)的(de)(de)腐蝕(shi)傾向由其熱力學穩定(ding)(ding)(ding)(ding)性(xing)決定(ding)(ding)(ding)(ding),熱力學上不(bu)穩定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)材(cai)料(liao)具有腐蝕(shi)自發性(xing)。然(ran)而,造(zao)成的(de)(de)破壞狀況和程度大小則取決于腐蝕(shi)動力學。定(ding)(ding)(ding)(ding)量評定(ding)(ding)(ding)(ding)材(cai)料(liao)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)和腐蝕(shi)程度的(de)(de)大小需要科學的(de)(de)方(fang)法。腐蝕(shi)的(de)(de)類型不(bu)同(tong),所采用(yong)的(de)(de)評定(ding)(ding)(ding)(ding)方(fang)法也不(bu)同(tong)。

一、均(jun)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(fa)

   質(zhi)量(liang)法具有靈敏、有效、用途廣泛的(de)特點,是最(zui)基本的(de)定(ding)量(liang)評定(ding)方(fang)法之一。通過腐蝕(shi)前后的(de)質(zhi)量(liang)變(bian)化(增加或(huo)減少)來表示腐蝕(shi)的(de)平均速率。若(ruo)腐蝕(shi)產(chan)物(wu)全部牢固(gu)地附著于(yu)試(shi)樣,或(huo)雖然(ran)有脫落(luo)但(dan)易(yi)于(yu)全部收集,則常(chang)用增重法來表示。反之,如(ru)果(guo)腐蝕(shi)產(chan)物(wu)完全脫落(luo)或(huo)易(yi)于(yu)全部清除(chu),則往往采用失重法。平均腐蝕(shi)速率(單位時間(jian)單位面積(ji)的(de)質(zhi)量(liang)變(bian)化)的(de)計算公式(shi)為:

   式(shi)中,為(wei)(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率,g/(m2?h); Aw 為(wei)(wei)試樣腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)前后質量的變化量, g;S 為(wei)(wei)試樣的表(biao)面(mian)積,m2;t為(wei)(wei)試樣腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的時間,h。

   需要注意的(de)是(shi)(shi),按式(1-1)計算(suan)腐(fu)蝕(shi)速率是(shi)(shi)假(jia)定(ding)整個試(shi)(shi)(shi)驗周期(qi)內(nei)腐(fu)蝕(shi)始終以(yi)恒(heng)定(ding)的(de)速度進行,而實際中常常并非如此。當采用(yong)失(shi)重法時,應按有關標準規定(ding)的(de)方法去除試(shi)(shi)(shi)樣(yang)表面的(de)殘余腐(fu)蝕(shi)產(chan)物。公式中的(de)S通常是(shi)(shi)利用(yong)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)腐(fu)蝕(shi)前的(de)表面積。當試(shi)(shi)(shi)驗周期(qi)內(nei)腐(fu)蝕(shi)導致試(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)表面積變化(hua)比較明(ming)顯時,將(jiang)會影響(xiang)數據的(de)真(zhen)實性。

 2. 深度法

   從工程(cheng)應用角度(du)(du)上看,影響(xiang)設備壽命(ming)和(he)安全(quan)的(de)(de)(de)重要指標是腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)后(hou)構件的(de)(de)(de)有效截面(mian)尺寸。因此,用深度(du)(du)法表(biao)示腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程(cheng)度(du)(du)更有實(shi)際意義(yi),特別(bie)是衡量(liang)(liang)(liang)不同密度(du)(du)的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程(cheng)度(du)(du),目前(qian)該方法已被納入有關標準(如我(wo)國(guo)(guo)國(guo)(guo)標GB10124—1988《金屬材料(liao)(liao)實(shi)驗室(shi)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)全(quan)浸試驗方法》,美國(guo)(guo)材料(liao)(liao)試驗協會標準 ASTM G1、ASTM G31等(deng))。通過直接測(ce)量(liang)(liang)(liang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)前(qian)后(hou)或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中某兩時(shi)刻的(de)(de)(de)試樣厚度(du)(du),就可(ke)(ke)以得(de)到(dao)深度(du)(du)法表(biao)征的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(失厚或增厚)。可(ke)(ke)選擇具有足夠精度(du)(du)的(de)(de)(de)工具和(he)儀器直接測(ce)量(liang)(liang)(liang)厚度(du)(du)變化,也(ye)可(ke)(ke)以采用無損測(ce)厚的(de)(de)(de)方法,如渦流法、超(chao)聲法、射線照相(xiang)法和(he)電阻法等(deng),破壞(huai)法中以金相(xiang)剖面(mian)法最(zui)為(wei)實(shi)用。深度(du)(du)法表(biao)征的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率可(ke)(ke)以由質量(liang)(liang)(liang)法計算出(chu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率換(huan)算得(de)到(dao),換(huan)算公(gong)式為(wei):

   式中(zhong),分別為深(shen)度(du)法(fa)和質(zhi)量法(fa)表示的腐蝕速(su)率,單位分別為mm/a和g/(m2·h)。

   對(dui)于(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)減薄情況(kuang),p為腐(fu)蝕(shi)(shi)材料的(de)密度;對(dui)于(yu)增厚情況(kuang),p為腐(fu)蝕(shi)(shi)產物的(de)密度。但實際中腐(fu)蝕(shi)(shi)產物密度的(de)準確值難以確定,因而式(1-2)一般僅適用(yong)于(yu)減薄情況(kuang),p的(de)單位(wei)為g/cm2。深(shen)度法和質量法表征(zheng)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率也(ye)可(ke)以用(yong)其他的(de)量綱單位(wei)。

   根據深度(du)法(fa)表征的(de)腐蝕(shi)速率(lv)大小不同,可以將(jiang)材料的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)分(fen)為不同的(de)等級(ji),表1-2給出了 10 級(ji)標準(zhun)分(fen)類法(fa)。該分(fen)類方法(fa)對有些工(gong)程應用(yong)背景而言(yan)顯得(de)過細,因(yin)此(ci)還有低于(yu)10 級(ji)的(de)其(qi)他分(fen)類法(fa)。但不管按幾級(ji)分(fen)類,其(qi)僅具(ju)(ju)有相(xiang)對性(xing)(xing)和參考性(xing)(xing),科學地(di)評定腐蝕(shi)等級(ji)還必須考慮具(ju)(ju)體的(de)應用(yong)背景。

 3. 電流密度表征法

   金屬的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)蝕是由陽(yang)(yang)極(ji)溶(rong)(rong)解導致(zhi)的(de)(de)(de),因(yin)而電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)速(su)率(lv)可(ke)以用(yong)陽(yang)(yang)極(ji)反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度來表征(zheng)。法拉第定律指出,當電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)通過(guo)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)溶(rong)(rong)液(ye)時(shi)(shi),電(dian)(dian)(dian)極(ji)上發生電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)物質(zhi)的(de)(de)(de)量(liang)(liang)與通過(guo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)成正(zheng)比,與電(dian)(dian)(dian)極(ji)反(fan)(fan)應中轉移(yi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷數成反(fan)(fan)比。設通過(guo)陽(yang)(yang)極(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)為(wei)I,通電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)間為(wei)t,則時(shi)(shi)間內(nei)通過(guo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)為(wei) It,相應溶(rong)(rong)解掉的(de)(de)(de)金屬的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang) Am 為(wei)

   前面(mian)所介紹(shao)的(de)腐(fu)蝕速率表征方(fang)法(fa)均適(shi)用于均勻(yun)(yun)腐(fu)蝕情(qing)況(kuang)。而對于非均勻(yun)(yun)腐(fu)蝕,即(ji)使是全面(mian)腐(fu)蝕,上(shang)述方(fang)法(fa)也(ye)不(bu)適(shi)用,這時需要(yao)借助其(qi)他方(fang)法(fa)來評定(ding)腐(fu)蝕程度。

二、局部(bu)腐蝕程度的評(ping)定方法

   包括(kuo)應(ying)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)廣義局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)特點是材(cai)料的(de)(de)(de)(de)質量(liang)損失很(hen)小,但是,材(cai)料的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可能會(hui)(hui)很(hen)嚴重(zhong)。例如,點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可能造成容器(qi)穿孔(kong),應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)(hui)導致構件(jian)斷(duan)裂,晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)選擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)雖然(ran)通常不(bu)(bu)會(hui)(hui)引(yin)起材(cai)料質量(liang)和(he)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)明顯變(bian)化,但卻會(hui)(hui)使(shi)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)顯著下(xia)降(jiang)。因(yin)此,評價局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)不(bu)(bu)能簡單地采(cai)用(yong)前面介紹的(de)(de)(de)(de)適用(yong)于(yu)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa),這時需要根據具體(ti)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)類型(xing),以及對(dui)材(cai)料或結構安全可靠性的(de)(de)(de)(de)影響等來選擇(ze)適用(yong)的(de)(de)(de)(de)評定(ding)方(fang)法(fa)。例如,對(dui)于(yu)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)評定(ding),可以采(cai)用(yong)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)密度(du)(du)、平(ping)均點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)(du)、最(zui)大點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)(du)等指標進行(xing)綜合(he)評價。斷(duan)裂壽(shou)命(ming)或斷(duan)裂時間(jian)法(fa)適用(yong)于(yu)應(ying)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),電阻(zu)率的(de)(de)(de)(de)改變(bian)適用(yong)于(yu)多(duo)數局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。測(ce)定(ding)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)前后試件(jian)力(li)(li)學強度(du)(du)或斷(duan)裂延(yan)伸率的(de)(de)(de)(de)變(bian)化,不(bu)(bu)僅適用(yong)于(yu)評定(ding)全面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(均勻的(de)(de)(de)(de)或不(bu)(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)),更(geng)有利于(yu)評定(ding)各(ge)類局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。針對(dui)不(bu)(bu)同類型(xing)的(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)還有特定(ding)的(de)(de)(de)(de)評定(ding)方(fang)法(fa)。