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、縫隙腐蝕、孔蝕(shi)、應力腐蝕開裂,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(yi)、金(jin)屬的實驗室重量法(fa)腐蝕試驗
它是(shi)(shi)(shi)根(gen)據腐蝕(shi)(shi)前后試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)量(liang)的(de)(de)變化來測定金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv),并(bing)以(yi)此判斷材料(liao)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能。試(shi)驗時,如(ru)果(guo)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)溶解(jie)于介質中(zhong),試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)重(zhong)量(liang)減小,可以(yi)用(yong)失(shi)量(liang)法(fa)測量(liang);如(ru)果(guo)腐蝕(shi)(shi)產(chan)物的(de)(de)組分已知,并(bing)且牢(lao)固地(di)附著在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)表面上,或者腐蝕(shi)(shi)產(chan)物完全(quan)能收集起(qi)來,可以(yi)用(yong)增(zeng)重(zhong)法(fa)測量(liang);如(ru)果(guo)當金(jin)(jin)屬(shu)(shu)溶解(jie)時,一(yi)部(bu)(bu)分腐蝕(shi)(shi)產(chan)物脫落,一(yi)部(bu)(bu)分溶解(jie)的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)又沉積在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)試(shi)樣(yang)(yang)表面上,那(nei)末,試(shi)樣(yang)(yang)可能是(shi)(shi)(shi)增(zeng)重(zhong),也可能是(shi)(shi)(shi)失(shi)重(zhong)。然(ran)而試(shi)樣(yang)(yang)既有明顯腐蝕(shi)(shi),而增(zeng)重(zhong)量(liang)與失(shi)重(zhong)量(liang)相等,試(shi)樣(yang)(yang)重(zhong)量(liang)完全(quan)不變的(de)(de)情況(kuang),在(zai)實(shi)際中(zhong)卻是(shi)(shi)(shi)極罕見(jian)的(de)(de)。失(shi)重(zhong)法(fa)是(shi)(shi)(shi)常(chang)見(jian)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)腐蝕(shi)(shi)重(zhong)量(liang)法(fa)中(zhong)最常(chang)用(yong)的(de)(de)方法(fa),但(dan)它只適應全(quan)面(均勻)腐蝕(shi)(shi),對于有高度選擇(ze)性(xing)的(de)(de)局部(bu)(bu)腐蝕(shi)(shi)毫(hao)無(wu)意(yi)義。
在(zai)實(shi)驗(yan)室進行腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)時,應盡量(liang)模擬有關(guan)的(de)現場條(tiao)件,如果(guo)條(tiao)件允許的(de)話,應采用現場腐蝕(shi)(shi)介(jie)質做試驗(yan),當然也(ye)可(ke)采用模擬生產的(de)介(jie)質,加速腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)介(jie)質以(yi)及實(shi)驗(yan)室的(de)介(jie)質等。不銹(xiu)鋼5%硫(liu)酸(suan)腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)方法(fa)(GB4334.6--84),主要適用測定含鉬奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)沸騰5%硫(liu)酸(suan)溶液中(zhong)的(de)腐蝕(shi)(shi)失重(zhong)量(liang),以(yi)試驗(yan)不銹(xiu)鋼的(de)耐均勻(yun)腐蝕(shi)(shi)性能。
二、晶間腐蝕試驗(yan)方(fang)法
晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕試驗(yan)方(fang)法(fa)很多,這(zhe)些(xie)試驗(yan)方(fang)法(fa)的(de)原理和適(shi)用范圍各不(bu)(bu)(bu)相同(tong),不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)試驗(yan)方(fang)法(fa)適(shi)用于不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼、合金及不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)環(huan)境介質,因此,正確地、合理地選擇晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕試驗(yan)方(fang)法(fa)極為重要。
晶(jing)間(jian)腐蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)大致可以(yi)(yi)分(fen)(fen)為(wei)化(hua)學(xue)(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)、電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)及(ji)物(wu)理試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)三(san)大類。化(hua)學(xue)(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)很多(見表2-1),比較成(cheng)(cheng)熟,應(ying)(ying)用(yong)廣(guang)泛(fan),其中(zhong)一部分(fen)(fen)已列入國標,常(chang)見的(de)(de)(de)硫酸-硫酸銅試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)和(he)沸騰硝(xiao)酸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)以(yi)(yi)后重點將(jiang)介(jie)紹。電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)是(shi)正(zheng)在發展中(zhong)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa),尚未標準(zhun)化(hua),它(ta)的(de)(de)(de)最(zui)大優(you)點是(shi)快速(su),不破壞試(shi)(shi)樣,世界(jie)上許多國家對這一方法(fa)(fa)進行(xing)了廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)研究,有希望(wang)發展成(cheng)(cheng)為(wei)一類快速(su)、非破壞性的(de)(de)(de)現(xian)場試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)。物(wu)理檢(jian)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)中(zhong)是(shi)以(yi)(yi)金(jin)相(xiang)法(fa)(fa)和(he)彎曲法(fa)(fa)應(ying)(ying)用(yong)最(zui)廣(guang),特別是(shi)金(jin)相(xiang)檢(jian)驗(yan)(yan)方法(fa)(fa)應(ying)(ying)用(yong)較為(wei)廣(guang)泛(fan)。利用(yong)金(jin)相(xiang)或(huo)現(xian)代設備(bei)如電(dian)子(zi)顯(xian)微鏡和(he)電(dian)子(zi)顯(xian)微探針等(deng)獲得晶(jing)粒邊界(jie)附近的(de)(de)(de)組織(zhi)結構(gou)和(he)化(hua)學(xue)(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)變化(hua),判斷(duan)晶(jing)間(jian)腐蝕傾向(xiang)。

三、孔(kong)蝕試驗方法
孔(kong)(kong)蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法,概括起來可以分為兩大類(lei):一(yi)類(lei)是(shi)(shi)化學浸泡法,另一(yi)類(lei)是(shi)(shi)電化學測量(liang)法。化學浸泡法見表2-2,這些方(fang)(fang)法一(yi)直為人們廣泛(fan)采用,技術上(shang)(shang)也較成熟,目(mu)前國內(nei)及許(xu)多國家都有這方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun),國內(nei)也有這方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun),另外還有一(yi)些試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法已經(jing)開(kai)展(zhan)了(le)許(xu)多工作,并得(de)到了(le)認可。化學浸泡方(fang)(fang)法是(shi)(shi)將試(shi)(shi)樣浸泡在某些加(jia)速的(de)(de)(de)(de)或天然的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)環境(jing)里,通過(guo)測量(liang)蝕(shi)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)重量(liang)損失、數目(mu)、深度(du)和大小,測定金屬(shu)或合金的(de)(de)(de)(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)性能(neng),或者通過(guo)測量(liang)臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)溫度(du),蝕(shi)孔(kong)(kong)成核(he)所需的(de)(de)(de)(de)最低離子(zi)濃度(du),確定金屬(shu)和合金的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)敏感性。采用這類(lei)方(fang)(fang)法測量(liang)的(de)(de)(de)(de)最大優(you)點(dian)是(shi)(shi)陰(yin)陽極過(guo)程均在發生孔(kong)(kong)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)樣上(shang)(shang)進(jin)行(xing),具(ju)有較大的(de)(de)(de)(de)陰(yin)極面(mian)積,蝕(shi)孔(kong)(kong)不在表面(mian)上(shang)(shang)發展(zhan),而是(shi)(shi)向試(shi)(shi)樣內(nei)部發展(zhan),這與生產實際情況相符。但是(shi)(shi),在天然條件下進(jin)行(xing)測量(liang)時(shi)不方(fang)(fang)便、費(fei)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(fu)蝕(shi)破裂試驗
根據加(jia)載方法(fa)的不同,可以分(fen)為恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)法(fa)、恒(heng)(heng)載荷(he)法(fa)和恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)法(fa)。恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)某些機(ji)械手(shou)段,如(ru)手(shou)工 撬杠尋壓機(ji)等把一(yi)定(ding)(ding)尺寸的試(shi)樣(yang)彎(wan)至預定(ding)(ding)形態如(ru)U型、C型、彎(wan)梁(liang)型等,然后固定(ding)(ding);恒(heng)(heng)載荷(he)法(fa)是(shi)將試(shi)樣(yang)一(yi)端固定(ding)(ding),另一(yi)端加(jia)上某一(yi)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)的靜載荷(he),使(shi)試(shi)樣(yang)產(chan)生恒(heng)(heng)定(ding)(ding)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li);恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)法(fa)就(jiu)是(shi)根據不同材料/介質(zhi)體系,在(zai)特定(ding)(ding)的應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)數值,在(zai)一(yi)種(zhong)專門的設備-恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)試(shi)驗(yan)機(ji)上,緩慢而勻速(su)地拉伸試(shi)樣(yang)。在(zai)實際生產(chan)中,由于冷熱加(jia)工常常會產(chan)生殘余(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li),焊接(jie)殘余(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)是(shi)最常見的一(yi)種(zhong),因此,焊接(jie)件也可用來(lai)作為應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)破裂試(shi)驗(yan)用試(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。

