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(feng)隙腐蝕、孔蝕、應力(li)腐(fu)蝕開裂(lie),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(de)實(shi)驗(yan)室重量法(fa)腐蝕試驗(yan)
它是(shi)(shi)(shi)根(gen)據腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)前后試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)的(de)(de)變化來(lai)測定金屬(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率,并以(yi)此判斷材料(liao)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)能(neng)。試(shi)驗時,如果(guo)(guo)金屬(shu)溶解(jie)于介質中(zhong),試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)減小,可以(yi)用失(shi)量(liang)法測量(liang);如果(guo)(guo)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)(wu)的(de)(de)組分已知,并且牢固地附(fu)著在(zai)金屬(shu)的(de)(de)表面(mian)上,或者(zhe)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)(wu)完全(quan)(quan)能(neng)收集起來(lai),可以(yi)用增重(zhong)(zhong)(zhong)法測量(liang);如果(guo)(guo)當(dang)金屬(shu)溶解(jie)時,一(yi)部分腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)(wu)脫落,一(yi)部分溶解(jie)的(de)(de)金屬(shu)又沉積在(zai)金屬(shu)試(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)上,那末,試(shi)樣(yang)(yang)可能(neng)是(shi)(shi)(shi)增重(zhong)(zhong)(zhong),也可能(neng)是(shi)(shi)(shi)失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)。然而試(shi)樣(yang)(yang)既有(you)明顯腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),而增重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)與(yu)失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)相(xiang)等,試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)完全(quan)(quan)不變的(de)(de)情況,在(zai)實(shi)際中(zhong)卻是(shi)(shi)(shi)極罕(han)見的(de)(de)。失(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)法是(shi)(shi)(shi)常(chang)見金屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)法中(zhong)最(zui)常(chang)用的(de)(de)方法,但(dan)它只適應全(quan)(quan)面(mian)(均(jun)勻)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),對于有(you)高度(du)選擇(ze)性(xing)的(de)(de)局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)毫無(wu)意義。
在實(shi)驗(yan)室(shi)進行腐蝕試驗(yan)時,應盡量(liang)模擬(ni)有關的(de)現(xian)場條(tiao)件,如果條(tiao)件允許的(de)話(hua),應采用現(xian)場腐蝕介質(zhi)做試驗(yan),當(dang)然也可(ke)采用模擬(ni)生產的(de)介質(zhi),加速(su)腐蝕試驗(yan)介質(zhi)以及(ji)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)介質(zhi)等。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)5%硫酸腐蝕試驗(yan)方法(GB4334.6--84),主(zhu)要(yao)適(shi)用測定含鉬奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在沸騰5%硫酸溶液中的(de)腐蝕失重量(liang),以試驗(yan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)耐均(jun)勻腐蝕性能(neng)。
二、晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)試驗方法
晶間腐蝕試驗方(fang)法(fa)很多,這些試驗方(fang)法(fa)的(de)(de)原理和適用范圍各不(bu)相同,不(bu)同的(de)(de)試驗方(fang)法(fa)適用于(yu)不(bu)同的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)、合金及不(bu)同的(de)(de)環境介質,因此,正(zheng)確地、合理地選擇晶間腐蝕試驗方(fang)法(fa)極為重要。
晶間腐蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)大致(zhi)可(ke)以分為(wei)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)、電化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)及物(wu)理試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)三大類(lei)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)很多(見(jian)表2-1),比較(jiao)成熟,應用廣泛(fan),其中一(yi)部分已列入(ru)國(guo)(guo)標(biao),常見(jian)的(de)(de)硫酸-硫酸銅試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)和沸騰(teng)硝酸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)以后重點(dian)將介(jie)紹。電化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)是(shi)正在發展中的(de)(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa),尚未(wei)標(biao)準化(hua)(hua)(hua),它的(de)(de)最大優點(dian)是(shi)快(kuai)速,不破壞試(shi)(shi)樣(yang),世界(jie)上許多國(guo)(guo)家對這(zhe)一(yi)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)進行了廣泛(fan)的(de)(de)研究,有希望發展成為(wei)一(yi)類(lei)快(kuai)速、非(fei)破壞性的(de)(de)現場試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)。物(wu)理檢驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)中是(shi)以金(jin)相法(fa)(fa)和彎曲法(fa)(fa)應用最廣,特別是(shi)金(jin)相檢驗(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)應用較(jiao)為(wei)廣泛(fan)。利用金(jin)相或現代設備如電子(zi)顯(xian)微(wei)鏡和電子(zi)顯(xian)微(wei)探針等獲得晶粒邊界(jie)附近的(de)(de)組織(zhi)結構(gou)和化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)成分的(de)(de)變化(hua)(hua)(hua),判斷晶間腐蝕傾(qing)向。

三、孔蝕試驗方法(fa)
孔(kong)蝕(shi)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa),概括(kuo)起(qi)來可以分為兩大(da)(da)類(lei)(lei):一(yi)類(lei)(lei)是(shi)化學浸泡法(fa)(fa),另(ling)一(yi)類(lei)(lei)是(shi)電化學測量(liang)(liang)法(fa)(fa)。化學浸泡法(fa)(fa)見(jian)表2-2,這(zhe)些(xie)(xie)方(fang)法(fa)(fa)一(yi)直為人們廣泛采用,技(ji)術上也較成熟,目前(qian)國內(nei)及許多(duo)國家都有(you)這(zhe)方(fang)面(mian)的(de)標準,國內(nei)也有(you)這(zhe)方(fang)面(mian)的(de)標準,另(ling)外(wai)還有(you)一(yi)些(xie)(xie)試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)(fa)已經(jing)開展(zhan)了許多(duo)工(gong)作,并得(de)到了認可。化學浸泡方(fang)法(fa)(fa)是(shi)將(jiang)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)浸泡在(zai)某些(xie)(xie)加速的(de)或(huo)天(tian)然的(de)腐蝕(shi)環境里,通(tong)過測量(liang)(liang)蝕(shi)孔(kong)的(de)重量(liang)(liang)損失、數目、深(shen)度(du)和大(da)(da)小,測定金屬(shu)或(huo)合(he)金的(de)耐孔(kong)蝕(shi)性能,或(huo)者通(tong)過測量(liang)(liang)臨界孔(kong)蝕(shi)溫度(du),蝕(shi)孔(kong)成核所需的(de)最(zui)低離子濃度(du),確定金屬(shu)和合(he)金的(de)孔(kong)蝕(shi)敏(min)感性。采用這(zhe)類(lei)(lei)方(fang)法(fa)(fa)測量(liang)(liang)的(de)最(zui)大(da)(da)優點是(shi)陰(yin)(yin)陽(yang)極過程均在(zai)發(fa)生(sheng)孔(kong)蝕(shi)的(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)上進行(xing),具有(you)較大(da)(da)的(de)陰(yin)(yin)極面(mian)積,蝕(shi)孔(kong)不(bu)在(zai)表面(mian)上發(fa)展(zhan),而是(shi)向(xiang)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)內(nei)部發(fa)展(zhan),這(zhe)與生(sheng)產實際情(qing)況相符。但是(shi),在(zai)天(tian)然條件下進行(xing)測量(liang)(liang)時(shi)不(bu)方(fang)便、費時(shi)間。

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(si)、應力腐蝕(shi)破裂試驗
根據(ju)加載(zai)方法(fa)的(de)(de)不同,可以分(fen)為恒(heng)(heng)(heng)應(ying)(ying)變法(fa)、恒(heng)(heng)(heng)載(zai)荷法(fa)和恒(heng)(heng)(heng)應(ying)(ying)變速(su)(su)(su)(su)率法(fa)。恒(heng)(heng)(heng)應(ying)(ying)變法(fa)是(shi)通(tong)過某些機械手段,如(ru)手工 撬杠尋壓機等把一定尺寸的(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)彎至預定形(xing)態如(ru)U型(xing)、C型(xing)、彎梁型(xing)等,然后固定;恒(heng)(heng)(heng)載(zai)荷法(fa)是(shi)將試(shi)樣(yang)(yang)(yang)一端固定,另(ling)一端加上某一恒(heng)(heng)(heng)定的(de)(de)靜(jing)載(zai)荷,使(shi)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)產生(sheng)恒(heng)(heng)(heng)定應(ying)(ying)力;恒(heng)(heng)(heng)應(ying)(ying)變速(su)(su)(su)(su)率法(fa)就是(shi)根據(ju)不同材料/介質體系,在特定的(de)(de)應(ying)(ying)變速(su)(su)(su)(su)率數值,在一種專門的(de)(de)設備-恒(heng)(heng)(heng)應(ying)(ying)變速(su)(su)(su)(su)率試(shi)驗機上,緩(huan)慢而勻速(su)(su)(su)(su)地拉伸試(shi)樣(yang)(yang)(yang)。在實(shi)際生(sheng)產中,由于(yu)冷熱加工常(chang)常(chang)會產生(sheng)殘余應(ying)(ying)力,焊(han)接殘余應(ying)(ying)力是(shi)最常(chang)見的(de)(de)一種,因此,焊(han)接件也可用來(lai)作為應(ying)(ying)力腐蝕破裂試(shi)驗用試(shi)樣(yang)(yang)(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。

