金屬腐蝕可分為全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕主要包括晶間腐蝕縫隙(xi)腐蝕孔(kong)蝕應力腐(fu)蝕開裂,選擇性腐蝕等。不銹鋼和耐蝕合金雖然是以耐蝕為目的,但對于各種形式的腐蝕,不一定都具有優良的耐蝕性,不同材料對不同類型的腐蝕介質具有不同的耐蝕性。判斷材料耐蝕性的試驗方法,也按腐蝕的種類而有所不同,試驗的目的是比較準確測試材料對某種介質、某種腐蝕類型的耐蝕性。下面是常見幾種腐蝕試驗方法:


一、金(jin)屬的實驗室重量法腐蝕試驗


  它是(shi)根據腐(fu)(fu)蝕(shi)前(qian)后試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)變(bian)化來測定金(jin)(jin)屬的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率,并以(yi)此判斷材料的(de)(de)耐蝕(shi)性能(neng)。試(shi)驗(yan)時,如果(guo)金(jin)(jin)屬溶解于(yu)介質中(zhong),試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)減小,可以(yi)用失量(liang)(liang)(liang)法測量(liang)(liang)(liang);如果(guo)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物的(de)(de)組分(fen)已(yi)知,并且牢(lao)固(gu)地附(fu)著在金(jin)(jin)屬的(de)(de)表面上,或者腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物完全能(neng)收集(ji)起(qi)來,可以(yi)用增(zeng)重(zhong)(zhong)法測量(liang)(liang)(liang);如果(guo)當金(jin)(jin)屬溶解時,一(yi)部分(fen)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物脫落,一(yi)部分(fen)溶解的(de)(de)金(jin)(jin)屬又沉積在金(jin)(jin)屬試(shi)樣(yang)(yang)表面上,那(nei)末,試(shi)樣(yang)(yang)可能(neng)是(shi)增(zeng)重(zhong)(zhong),也可能(neng)是(shi)失重(zhong)(zhong)。然(ran)而(er)試(shi)樣(yang)(yang)既有明顯(xian)腐(fu)(fu)蝕(shi),而(er)增(zeng)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)與失重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)相等,試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)完全不變(bian)的(de)(de)情況(kuang),在實際中(zhong)卻(que)是(shi)極(ji)罕見(jian)的(de)(de)。失重(zhong)(zhong)法是(shi)常見(jian)金(jin)(jin)屬腐(fu)(fu)蝕(shi)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)法中(zhong)最常用的(de)(de)方(fang)法,但它只適(shi)應全面(均勻)腐(fu)(fu)蝕(shi),對于(yu)有高度(du)選擇性的(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)毫無意義。


  在實驗(yan)(yan)室進(jin)行(xing)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)(yan)時,應盡量模(mo)擬(ni)有(you)關的(de)(de)現場(chang)條件,如果條件允許(xu)的(de)(de)話(hua),應采用(yong)(yong)現場(chang)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)做試驗(yan)(yan),當然也可(ke)采用(yong)(yong)模(mo)擬(ni)生產(chan)的(de)(de)介質(zhi),加(jia)速腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)(yan)介質(zhi)以及(ji)實驗(yan)(yan)室的(de)(de)介質(zhi)等。不銹鋼5%硫(liu)酸腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)(yan)方法(fa)(GB4334.6--84),主(zhu)要適用(yong)(yong)測(ce)定含鉬奧氏體不銹鋼在沸騰5%硫(liu)酸溶液中的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)失重量,以試驗(yan)(yan)不銹鋼的(de)(de)耐均勻腐(fu)蝕(shi)性能。


二、晶間腐(fu)蝕試驗方法


  晶間(jian)腐(fu)蝕試(shi)驗方(fang)(fang)法很(hen)多,這些試(shi)驗方(fang)(fang)法的(de)原理(li)和(he)適用(yong)范圍各不相同(tong)(tong),不同(tong)(tong)的(de)試(shi)驗方(fang)(fang)法適用(yong)于(yu)不同(tong)(tong)的(de)不銹鋼(gang)、合金及(ji)不同(tong)(tong)的(de)環境介質(zhi),因此,正確地(di)、合理(li)地(di)選擇晶間(jian)腐(fu)蝕試(shi)驗方(fang)(fang)法極(ji)為重要(yao)。


  晶(jing)間腐蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)大致可(ke)以分(fen)為(wei)(wei)化(hua)學試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、電化(hua)學試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及物理(li)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三大類(lei)(lei)。化(hua)學試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)很(hen)多(duo)(見表2-1),比較(jiao)成熟,應(ying)用廣泛,其中一部分(fen)已列入(ru)國(guo)標,常見的(de)硫酸-硫酸銅試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和沸騰硝酸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)以后重點將介紹。電化(hua)學試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)正(zheng)在(zai)發(fa)展中的(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),尚未標準化(hua),它的(de)最大優點是(shi)快(kuai)速(su),不(bu)破壞試(shi)(shi)樣,世界上許多(duo)國(guo)家對這一方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)進行(xing)了廣泛的(de)研究(jiu),有(you)希望發(fa)展成為(wei)(wei)一類(lei)(lei)快(kuai)速(su)、非破壞性(xing)的(de)現(xian)場試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。物理(li)檢驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)中是(shi)以金相(xiang)(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和彎(wan)曲法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)用最廣,特別(bie)是(shi)金相(xiang)(xiang)檢驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)用較(jiao)為(wei)(wei)廣泛。利用金相(xiang)(xiang)或現(xian)代設備如電子顯微鏡和電子顯微探針等(deng)獲(huo)得晶(jing)粒邊界附(fu)近(jin)的(de)組織結構和化(hua)學成分(fen)的(de)變(bian)化(hua),判斷晶(jing)間腐蝕傾向。


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三、孔(kong)蝕試驗方法


  孔(kong)蝕(shi)(shi)試驗方(fang)(fang)法,概括(kuo)起(qi)來(lai)可(ke)以(yi)分為兩大(da)類(lei)(lei):一(yi)(yi)類(lei)(lei)是(shi)(shi)(shi)化(hua)(hua)學浸(jin)泡(pao)法,另一(yi)(yi)類(lei)(lei)是(shi)(shi)(shi)電化(hua)(hua)學測量(liang)(liang)法。化(hua)(hua)學浸(jin)泡(pao)法見表2-2,這(zhe)(zhe)些(xie)方(fang)(fang)法一(yi)(yi)直為人們廣泛采用(yong),技(ji)術上也較(jiao)(jiao)成熟(shu),目前國內及(ji)許多國家都有(you)這(zhe)(zhe)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)標準,國內也有(you)這(zhe)(zhe)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)標準,另外還(huan)有(you)一(yi)(yi)些(xie)試驗方(fang)(fang)法已經開展了許多工作(zuo),并得到了認可(ke)。化(hua)(hua)學浸(jin)泡(pao)方(fang)(fang)法是(shi)(shi)(shi)將試樣(yang)(yang)浸(jin)泡(pao)在(zai)(zai)某些(xie)加速的(de)(de)或(huo)(huo)天(tian)然(ran)(ran)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)環境里,通過(guo)測量(liang)(liang)蝕(shi)(shi)孔(kong)的(de)(de)重量(liang)(liang)損失、數目、深度(du)和大(da)小,測定金屬(shu)(shu)或(huo)(huo)合金的(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能,或(huo)(huo)者通過(guo)測量(liang)(liang)臨界孔(kong)蝕(shi)(shi)溫度(du),蝕(shi)(shi)孔(kong)成核所需的(de)(de)最(zui)低離子濃度(du),確定金屬(shu)(shu)和合金的(de)(de)孔(kong)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)。采用(yong)這(zhe)(zhe)類(lei)(lei)方(fang)(fang)法測量(liang)(liang)的(de)(de)最(zui)大(da)優(you)點(dian)是(shi)(shi)(shi)陰(yin)陽極過(guo)程均在(zai)(zai)發(fa)(fa)(fa)生孔(kong)蝕(shi)(shi)的(de)(de)試樣(yang)(yang)上進行,具有(you)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)陰(yin)極面(mian)積,蝕(shi)(shi)孔(kong)不在(zai)(zai)表面(mian)上發(fa)(fa)(fa)展,而是(shi)(shi)(shi)向試樣(yang)(yang)內部發(fa)(fa)(fa)展,這(zhe)(zhe)與(yu)生產實際情況(kuang)相符。但(dan)是(shi)(shi)(shi),在(zai)(zai)天(tian)然(ran)(ran)條件下(xia)進行測量(liang)(liang)時不方(fang)(fang)便、費時間(jian)。


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  最常用的化學浸泡法有:三氯化鐵試驗(GB4334.7-84),它是將按要求加工成的試樣放在6% FeCl3溶液中,在一定的溫度下(35℃或50℃)和一定的試驗時間(72h)內,測得試樣的失重、蝕孔數目及尺寸大小來評價材料的耐孔蝕性能;臨界孔蝕溫度試驗,它是利用材料在一定溫度范圍內,溫度升高,孔蝕電位變負,孔蝕也就容易產生這一原理,通過試驗,在一定的試驗溶液中,如10% FeCl3,找出試樣出現孔蝕現象的最低溫度,一般說來,臨界孔蝕溫度越低,耐孔蝕性越差;最低氯離子濃度試驗,它是利用陰離子濃度越高越易產生孔蝕,對具體的某種材料,只有當溶液中破壞鈍化膜的浸蝕性陰離子濃度達到某一臨界濃度時,孔蝕才會產生,因此產生孔蝕的最低氯離子濃度越小,材料對孔蝕越敏感。


  電化學測量法是通過測量金屬和合金的孔蝕特征電位(臨界孔蝕電位和孔蝕保護電位)來確定它們的孔蝕傾向性的,這一方法雖然具有電化學測量所特有的快速的優點,但與實際生產情況有所不同。臨界孔蝕電位Eb是指材料產生孔蝕,且蝕孔能持續發展的最低電位。保護電位Ep是指已發展的蝕孔重新鈍化的最高電位。當材料在給定的介質中自然腐蝕電位Eo的數值大于Eb時,材料就產生孔蝕,材料Eb越正,耐孔蝕性能越好。當Eo>Ep時,鈍化膜開始發生破裂,開始溶解,但只要Eo<Eb,(也就是Ep<Eo<Eb)時由于鈍化膜破壞和金屬溶解所生成的微小凹陷,不可能擴展成蝕孔,材料的Ep越正,鈍化膜越難破裂,耐孔蝕性越好。


四、應力腐蝕破(po)裂試驗


 根據加載(zai)(zai)(zai)方法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)不同,可以分為恒(heng)(heng)(heng)應變(bian)(bian)法(fa)(fa)(fa)、恒(heng)(heng)(heng)載(zai)(zai)(zai)荷(he)法(fa)(fa)(fa)和(he)恒(heng)(heng)(heng)應變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)。恒(heng)(heng)(heng)應變(bian)(bian)法(fa)(fa)(fa)是(shi)通過某些機械手段,如手工 撬杠尋壓(ya)機等把一(yi)(yi)定(ding)(ding)尺寸的(de)(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)彎至預(yu)定(ding)(ding)形態如U型、C型、彎梁(liang)型等,然后固(gu)定(ding)(ding);恒(heng)(heng)(heng)載(zai)(zai)(zai)荷(he)法(fa)(fa)(fa)是(shi)將試(shi)(shi)樣(yang)一(yi)(yi)端固(gu)定(ding)(ding),另一(yi)(yi)端加上(shang)某一(yi)(yi)恒(heng)(heng)(heng)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)靜載(zai)(zai)(zai)荷(he),使試(shi)(shi)樣(yang)產(chan)生恒(heng)(heng)(heng)定(ding)(ding)應力(li);恒(heng)(heng)(heng)應變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)就是(shi)根據不同材(cai)料/介質體(ti)系,在(zai)特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)應變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)數值(zhi),在(zai)一(yi)(yi)種專門的(de)(de)(de)設備(bei)-恒(heng)(heng)(heng)應變(bian)(bian)速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)試(shi)(shi)驗機上(shang),緩慢而勻速(su)(su)地拉伸試(shi)(shi)樣(yang)。在(zai)實(shi)際生產(chan)中,由于(yu)冷熱加工常常會(hui)產(chan)生殘余應力(li),焊接殘余應力(li)是(shi)最常見的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種,因此,焊接件也可用來(lai)作(zuo)為應力(li)腐(fu)蝕破(po)裂試(shi)(shi)驗用試(shi)(shi)樣(yang)。


 根據試驗介質的不同,可以分為3.5% NaCl溶液交替沉浸法,沸騰MgCl2溶液法,連多硫酸法,高溫高壓試驗法等,見表2-3。


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