常(chang)見掛片腐蝕試驗原(yuan)理與方法如(ru)下:
一、重量法
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(zhong)法
當腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)牢固地附(fu)(fu)著在(zai)(zai)試(shi)樣(yang)(yang)上(shang),又幾(ji)乎不(bu)(bu)溶(rong)于(yu)(yu)(yu)溶(rong)液(ye),也不(bu)(bu)為外(wai)部(bu)物(wu)質所玷(dian)污,這時(shi)(shi)(shi)可(ke)用(yong)增重(zhong)(zhong)法(fa)測定(ding)腐(fu)蝕(shi)(shi)破壞程(cheng)度。增重(zhong)(zhong)法(fa)適(shi)用(yong)于(yu)(yu)(yu)評定(ding)全面腐(fu)蝕(shi)(shi)和(he)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi) , 而不(bu)(bu)適(shi)用(yong)于(yu)(yu)(yu)其(qi)它類型(xing)的(de)局部(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)。增重(zhong)(zhong)法(fa)試(shi)驗過程(cheng)為,將(jiang)預先制(zhi)備的(de)試(shi)樣(yang)(yang)量尺寸(cun)、稱重(zhong)(zhong)后(hou)置于(yu)(yu)(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質中,試(shi)驗結束后(hou)( 連(lian)同(tong)已脫落的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu) ) 取出,烘干(gan),再稱重(zhong)(zhong)。全部(bu)增重(zhong)(zhong)表征著材(cai)料的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度。在(zai)(zai)重(zhong)(zhong)量法(fa)中,一(yi)(yi)個(ge)試(shi)樣(yang)(yang)通常(chang)在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)---時(shi)(shi)(shi)間曲線(xian)上(shang)只提供一(yi)(yi)個(ge)數(shu)據點。當腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)確實是牢固地附(fu)(fu)著于(yu)(yu)(yu)試(shi)樣(yang)(yang)表面, 且具(ju)有(you)(you)恒定(ding)的(de)組分時(shi)(shi)(shi),就能在(zai)(zai)同(tong)一(yi)(yi)試(shi)樣(yang)(yang)上(shang)連(lian)續或(huo)周期(qi)性地測量增重(zhong)(zhong),因而適(shi)合于(yu)(yu)(yu)研究(jiu)腐(fu)蝕(shi)(shi)速度隨時(shi)(shi)(shi)間變化(hua)的(de)規(gui)律。 增重(zhong)(zhong)法(fa)的(de)一(yi)(yi)個(ge)嚴重(zhong)(zhong)缺點是數(shu)據的(de)間接性,即得到的(de)數(shu)據包括腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)的(de)重(zhong)(zhong)量,究(jiu)竟多少(shao)材(cai)料被腐(fu)蝕(shi)(shi),還需分析(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)的(de)化(hua)學(xue)組成來換算。有(you)(you)時(shi)(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)的(de)相(xiang)(xiang)組成相(xiang)(xiang)當復雜(za),精確的(de)分析(xi)(xi)往(wang)往(wang)有(you)(you)困難。同(tong)時(shi)(shi)(shi)多價(jia)金屬( 如鐵、銅等 ) 可(ke)能會(hui)生成幾(ji)種化(hua)學(xue)組成不(bu)(bu)同(tong)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu),換算比較困難。這些(xie)都(dou)限制(zhi)了增重(zhong)(zhong)法(fa)的(de)應用(yong)范圍(wei)。
2. 失重法
失(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)是(shi)一種(zhong)簡單而直接(jie)的(de)(de)方法(fa)。它(ta)不(bu)(bu)要求腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物牢(lao)固附著在(zai)材料表面, 也不(bu)(bu)考慮腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物的(de)(de)可溶性,因為試(shi)驗結(jie)束(shu)后(hou)必須(xu)從試(shi)樣上清(qing)(qing)除全部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物。失(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)直接(jie)表示(shi)由于(yu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)而損失(shi)(shi)的(de)(de)材料重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)量,不(bu)(bu)需經過(guo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物的(de)(de)化學組成分析和(he)換算。這些優點(dian)債(zhai)失(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)得到廣泛(fan)的(de)(de)應用。失(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)試(shi)驗過(guo)程(cheng)為 ,將(jiang)預先制備的(de)(de)試(shi)樣量尺寸、稱(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)后(hou)置(zhi)于(yu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質中(zhong),試(shi)驗結(jie)束(shu)后(hou)取(qu)出,清(qing)(qing)除全部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物后(hou)清(qing)(qing)洗、干(gan)燥、再稱(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。 試(shi)樣的(de)(de)失(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)直接(jie)表征材料的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度。 無論增(zeng)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)法(fa)還是(shi)失(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)法(fa),在(zai)試(shi)驗前(qian)后(hou)與試(shi)驗過(guo)程(cheng)中(zhong),在(zai)清(qing)(qing)除腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物前(qian)后(hou),都必須(xu)仔細觀察并(bing)記錄材料表面和(he)介質中(zhong)的(de)(de)各種(zhong)變化。
二、重(zhong)量法(fa)測定(ding)結果評定(ding)
重量(liang)法是(shi)根據(ju)試(shi)(shi)樣(yang)在腐蝕(shi)前后的重量(liang)變(bian)化(hua)來測(ce)定(ding)腐蝕(shi)速度(du)的。為(wei)了使各次(ci)不同試(shi)(shi)驗及不同試(shi)(shi)樣(yang)的數據(ju)能夠互(hu)相比(bi)較,必須采用單位時間(jian)內單位面積上的重量(liang)變(bian)化(hua)為(wei)表示單位,即平均腐蝕(shi)速度(du),如從腐蝕(shi)試(shi)(shi)驗前后的試(shi)(shi)樣(yang)重量(liang)差(cha)計(ji)算腐蝕(shi)速度(du)。
金(jin)屬的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)在(zai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程中(zhong)并非恒速(su)(su)地(di)進行(xing),也就是(shi)(shi)說(shuo),其瞬(shun)時腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)可能(neng)發(fa)生各(ge)種(zhong)變化。重量法計算的(de)(de)(de)只(zhi)是(shi)(shi)平(ping)均(jun)(jun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du),因此,不(bu)適(shi)用于測定(ding)瞬(shun)時腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)。此外,重量法測定(ding)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)通常(chang)只(zhi)適(shi)用于均(jun)(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)類型。 由于各(ge)種(zhong)金(jin)屬材料的(de)(de)(de)密度(du)(du)不(bu)同,即使是(shi)(shi)均(jun)(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi) ,這種(zhong)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)單位并不(bu)能(neng)表征腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)損耗深度(du)(du)。為此可將平(ping)均(jun)(jun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)換(huan)算成(cheng)單位時間內(nei)的(de)(de)(de)平(ping)均(jun)(jun)侵蝕(shi)深度(du)(du)〈腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)率,如 mm/a,毫米每(mei)年〉。
三、腐蝕(shi)產物清除方法
要正(zheng)確評定(ding)腐(fu)(fu)蝕(shi)結(jie)果,如(ru)果選用(yong)失重法(fa)評定(ding)時(shi),必須清除試樣(yang)表面的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物 ,但又不損(sun)傷金屬基材本身。實際上完全(quan)不損(sun)傷基材是(shi)不可(ke)(ke)能(neng)的(de),只(zhi)要求損(sun)傷對(dui)腐(fu)(fu)蝕(shi)結(jie)果無明顯影(ying)響(xiang)即可(ke)(ke)。對(dui)于不同金屬材料和不同的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物應采用(yong)不同的(de)清除腐(fu)(fu)蝕(shi)產物的(de)方法(fa)。一般有(you)機械法(fa)、化學法(fa)和電解(jie)法(fa)三(san)種。
1. 機械(xie)法
一般(ban)先用自來水沖洗(xi),并用橡皮(pi)或硬毛(mao)刷(shua)擦(ca)洗(xi),或用木制刮(gua)刀(dao)、塑(su)料刮(gua)刀(dao)刮(gua)擦(ca)。對絕大部分疏松腐蝕產(chan)物(wu)用此法已可清除干(gan)凈。但要完全清除掉腐蝕產(chan)物(wu)以(yi)精確地測(ce)試或檢查(cha)局部腐蝕狀況(kuang)時,尚需進一步(bu)采用化(hua)學法或電(dian)化(hua)學法。
2. 化學法
選擇適宜的(de)化(hua)學(xue)溶(rong)液(ye)及操作(zuo)條(tiao)件 ,通過溶(rong)解(jie)除(chu)(chu)去試樣表面的(de)腐蝕產物的(de)方法(fa)。為了保護金屬基(ji)體 ,在(zai)化(hua)學(xue)清除(chu)(chu)的(de)溶(rong)液(ye)中往(wang)(wang)往(wang)(wang)需加入緩試劑。表列出(chu)一(yi)些(xie)常用的(de)清除(chu)(chu)腐蝕產物的(de)化(hua)學(xue)方法(fa)。這些(xie)方法(fa)并不復雜,但在(zai)使用時有可能損傷(shang)基(ji)材 ,造成試驗(yan)誤差(cha);為此,應在(zai)清除(chu)(chu)工作(zuo)的(de)同(tong)(tong)時,將未經(jing)腐蝕的(de)同(tong)(tong)種材料相同(tong)(tong)尺寸的(de)空白試樣在(zai)相同(tong)(tong)條(tiao)件下清洗處理,求其失(shi)重;然后在(zai)實際試樣的(de)失(shi)重中減去次數,得出(chu)比較合乎真(zhen)實的(de)試樣失(shi)重。
3. 電化學(xue)法
選(xuan)擇適(shi)(shi)當的陽極和電解(jie)(jie)質(zhi),以試(shi)(shi)樣為(wei)(wei)(wei)陰(yin)極外加直流電的電解(jie)(jie)方法(fa)。電解(jie)(jie)時(shi)陰(yin)極產(chan)生氫氣(qi),在氫氣(qi)泡的機(ji)械(xie)作用下,使腐(fu)蝕(shi)產(chan)物剝離,殘留的疏(shu)松物質(zhi)可用機(ji)械(xie)法(fa)沖刷(shua)除凈。此(ci)法(fa)效(xiao)果較好,空白試(shi)(shi)樣失重(zhong)小。適(shi)(shi)用于許多(duo)金屬材料(liao)的一(yi)種電解(jie)(jie)操作條件示例如下:電解(jie)(jie)液為(wei)(wei)(wei)5%,陽極為(wei)(wei)(wei)碳棒,陰(yin)極電流密度為(wei)(wei)(wei)20,加入有機(ji)緩(huan)試(shi)(shi)劑(ji)(如若(ruo)丁)溫度75℃,暴露時(shi)間(jian)為(wei)(wei)(wei)3min。
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