第三章 腐蚀试验的评定方法

目 录• 第一章 绪论 • 第二章 试验设计 • 第三章 腐蚀试验的评定方法 • 第四章 腐蚀试验中的电化学方法 • 第五章 局部腐蚀试验 • 第六章 工业设备腐蚀监测 • 第七章 数据处理和试验设计腐蚀评定方法概况1. 金属材料的变化； 2. 环境中的变化(1) 金属材料的宏观检查，包括肉眼和低倍放大检查2) 溶液变化的观察，包括肉眼观察及使用指示剂观察3) 显微观察，包括连续拍照4) 金属试样的重量变化，一般是测量失重量，某些情况下测量增重量5) 测量试样表面析出的氢气量或消耗的氧气量6) 试样或设备厚度变化7) 腐蚀活性点测定，如试样上第一个腐蚀活性点出现的时间，腐蚀活性点的 密度8) 腐蚀孔的深度9) 金属试样的电阻变化10) 金属试样力学性质的变化，包括抗拉强度、延伸率、韧性的变化，疲劳 强度的变化等11) 金属表面反射能力的变化12) 溶液定量分析，包括化学分析方法和仪器分析方法13) 测量腐蚀反应引起的热效应14) 各种表面分析技术，如电子显微镜、电子衍射、电子微区探针等15) 声学评定方法，如金属声响变化，以及声发射技术。

16) 电化学试验方法第三章 腐蚀试验的评定方法Assessment Methods of Corrosion testing1. 宏观检查和微观检查2. 重量法3. 试样厚度和蚀孔深度测量4. 容量法5. 力学性质损失及其评定6. 电阻法7. 光学法8. 溶液分析宏观检查 和 微观检查1. 宏观检查肉眼观察和低倍放大观察检查方法：试验前：仔细观察试样的表面状态，如表面是否有缺陷（擦伤、裂纹、 砂眼等） 试验过程中：按一定时间进行观察 暴露结束：在腐蚀产物除去之前和除去之后都要进行仔细的观察检查内容：(1) 金属表面外部形态的变化，与未受腐蚀的金属表面形态对比， 可以排除非腐蚀损坏的缺陷2) 金属表面上腐蚀产物的形态和分布，以及它们与金属表面的粘 附性确定腐蚀是均匀的，选择性的，还是局部的3) 腐蚀介质中的变化，如溶液颜色的变化，溶液中腐蚀产物的形 态、分布和数量等Macroscopic and Microscopic Examination2. 微观检查金相观察和电镜观察宏观检查 和 微观检查 金相观察的应用： (1)晶间腐蚀金属是否发生晶间腐蚀试验，晶界被腐蚀 的程度 (2)应力腐蚀。

观察应力腐蚀裂纹的形态，是晶间型、穿 晶型还是混合型？在破裂断口上进行金相观察，可以将断 口形貌和金相组织联系起来 在研究金属腐蚀机理和影响因素、发展耐蚀合金新品种、 设备腐蚀破坏分析中都离不开金相显微分析电镜观察的应用：在应力腐蚀试验和设备腐蚀破坏分析中，用扫描电镜和透 射电镜观察破裂断口，可以获得与断口实际形貌对应的图 象，为研究破裂原因和机理提供可靠的资料宏观检查 和 微观检查3. 观察结果的评定我们希望建立统一的标准方法来表达观察到的腐蚀 情况这些方法要能够把试验人员的主观因素的影 响减到最小，又能普遍地适用于各种金属材料及金 属覆层的腐蚀试验使用的专门术语要易于理解F.Champion的方法： 基点是将腐蚀试样的形态与 标准样图比较，用与这些标 准样图对应的标准术语来表 述试样的腐蚀形态，并且规 定了标准缩写符号可以在记 述时代替标准术语Champion将腐蚀形态分为四 类：全面腐蚀，半局部腐蚀 ，孔蚀，破裂；然后再细分 并规定了平均宽度与深度 之比右图是分类及其缩写 符号标准样图也有四种：A 单位面积上腐蚀区(点)的数目B 每个腐蚀区(点)的面积C 全面腐蚀或局部腐蚀的深度。

D 孔蚀和破裂的深度标准样图A：腐蚀点数目..... .... .. . ....... ... .. ......... ....... .. . ........ ..... .. . ........ ... . . ... .. ...... .1234567标样准图A说明宏观检查 和 微观检查第三章 腐蚀试验的评定方法Assessment Methods of Corrosion testing1. 宏观检查和微观检查2. 重量法3. 试样厚度和蚀孔深度测量4. 容量法5. 力学性质损失及其评定6. 电阻法7. 光学法8. 溶液分析重量法Gravimetric Methods原理：用金属试样腐蚀后单位暴露表面积上、在单位时间内的重量损失 评定被试金属材料的腐蚀速度1. 失重法 (weight loss)试验步骤 具体程序见：GB10124-88 “金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法”前处理 表面整平，除锈 量尺寸，计算暴 露表面积S 除油，干燥，称 腐蚀前重量W0，准 确到0.1mg暴露试样支承 观察 试验时间 t后处理 清除腐蚀产物干燥，称腐蚀后 重量W1，准确到 0.1mg计算腐蚀 速度V-在试验前、试验过程中、试验结束 后都应对试样和介质进行观察！！计算腐蚀速度的公式失重腐蚀速度V-V- 单位：g/m2hr年腐蚀深度Vpd：材料密度 ，单位 g/cm3Vp 单位：mm/y1. 金属的腐蚀在整个暴露表面上是均匀的2. 金属的腐蚀在试验时间内是均匀的，即腐蚀速度不 随时间变化？？上面两个公式的使用条件是什么？如果金属的腐蚀不均匀，那么所得腐蚀速度是在 试验时间内、在暴露表面上的平均值。

1. 失重法失重腐蚀速度的误差主要是失重量W-，(因为面积S和试验时间t的误差很小)未除净的腐蚀 产物的重量损伤的金属 基体的重量所以，为了减小失重腐蚀速度的误差，必须求得真正的失重 量为此，清除腐蚀产物的方法非常重要其基本要求是： 尽可能彻底地除去腐蚀产物，对基体金属的损伤尽可能小另外，在考虑试验时间时应使金属试样的失重量不是太 小，即失重量应比Ws和Wm大许多1. 失重法清除腐蚀产物的方法1. 机 械法用流水冲洗，木刀刮，毛刷刷，橡皮擦一般是先用机械法除 去疏松的腐蚀产物，再用化学法或电化学法除去表面膜层2. 化 学法将试样浸入适当的化学溶液中，将表面上的腐蚀产物溶解 对化学清洗的基本要求是：清洗腐蚀产物快速、完全，对基 体金属的浸蚀作用小为此， 选择溶解能力强的清洗溶液(多数是酸)， 加入高效缓蚀剂， 采用空白试样进行控制试验，以校正基体金属损失3. 电化学法将试样作为阴极浸在适当的电解液中，通入比较大的电流密 度，使试样受到强烈阴极极化，表面产生大量的氢气利用 氢气泡析出时的物理作用和阴极极化对腐蚀产物的还原作用 将腐蚀产物剥离因此这种清除腐蚀产物膜的方法又叫“阴 极去膜法”。

操作时应按标准方法进行，注意试样与挂钩接触良好，试样 带电入槽和带电出槽，同样要校正基体金属损失1. 失重法常用的化学清洗剂及操作条件 1. 失 重 法说明：新的高效酸洗缓蚀剂配方还在继续研究，不断有发 表，也可以经过试验后选用操 作 条 件电解液：5%(wt)硫酸+2毫升/升(或 0.5克/升)若丁等缓蚀剂阳极：石墨或铅阴极电流密度：20A/dm2温度：74C时间：3分钟校正基体金属损失电化学去膜法阴极去膜的装置及操作条件直流电源A电解液阳极恒温水浴试样+-1. 失重法原理简单，结果直观；应用范围广，气相介质、液相介质，电解 质溶液、非电解质溶液，化学腐蚀、电化学腐蚀，都可以使用因为是清除全部腐蚀产物后才称重，所以不管腐蚀产物是可溶的 或不溶的，是牢固附着在金属表面或很疏松，甚至全部脱落，这 种方法都可以使用失重 法测 量的 优点在腐蚀试验中失重法应用广泛，而且往往以失重法所得结 果作为校正其他试验方法所得腐蚀速度的标准主要适用于全面腐蚀，对于高度选择性的腐蚀，如晶间腐蚀， 成分选择性腐蚀，失重法有很大局限性在孔蚀情况，蚀孔深 度和密度是更为重要的参数失重法也不适用于应力腐蚀失重法评定的操作程序比较繁琐，费工费时，特别是需要处 理大量试样时，更是如此。

清除腐蚀产物的方法和效果对结果 影响很大局 限 性由于影响因素多，应使用平行试样，并对试验结果进行 统计分析1. 失重法失重法测量的优点和局限重量法Gravimetric Methods2. 增重法 (weight gain)原理：将腐蚀试验后的试样连同腐蚀产物一起称重，因此所得重量W1 比 试样未腐蚀时的重量W0大增重腐蚀速度V+ 被定义为问题：使用上面的公式计算V+的条件是什么？(1) W1中必须包括全部腐蚀产物2) W1中不能包括非腐蚀产物的其他粘附性物质(如灰尘、污垢)3) 增重腐蚀速度和失重腐蚀速度一样，只适用于全面腐蚀，而且腐蚀破 坏均匀地分布在试样整个暴露表面上，所求出的腐蚀速度是整个试验期间 内的平均值 注意：增重腐蚀速度对于金属腐蚀损坏的指示是间接的，要得到金属被 腐蚀掉的重量还需要经过换算为了进行换算就必须了解腐蚀产物的组成 ；但是腐蚀产物的组成有时是相当复杂的在金属的高温氧化试验中，多数金属表面生成致密的氧化物膜，与 基体金属结合牢固，因而常常使用增重法将试样置于坩锅内的架子上，放入高温炉中加热到试验温度；试验 结束后将坩锅盖好，取出冷却，然后称重计算增重腐蚀速度V+。

2. 增重法增重法在金属高温氧化中的的应用如果金属Me高温氧化符合反应方程：那么在测出增重腐蚀速度V+后，很容易计算失重腐蚀速度V- 和 氧化膜成长速度Vf式中Ame为金属原子量，D为氧化膜密度 (g/cm3)上式如何得出?失重量W-增重量W+膜重量Wf2. 增重法天平梁 镜子天平的支棱标尺望远镜天平盘纸屏炉盖挂钩试样炉子铝柱变压器油右天平盘的减振器左边天平盘下面的铂丝 下端有一个镍铬合金钩 子，试样就挂在这个钩 子上将试样放入炉中 ，加上盖子和挡板，预 先将系统调到平衡状态 在试验过程中，随着试 样重量增加，天平发生 偏转通过望远镜和反 射镜可以读出偏转的大 小 为了减小测量时偶然产 生的振动影响，右侧天 平盘下面浸于油中的铝 棒构成一个减震器用于研究金属高温 氧化的热天平重量法重量法应用的例子(1)200 400 600 800 10001.21.00.80.60.40.20腐蚀速度，g/m2hr缓蚀剂TSC浓度,mg/L锌在26%NH4Cl溶液中的腐蚀速度与缓蚀剂浓度的关系氨基硫脲对锌在氯化铵介质中的缓蚀作用及其 吸附行为 中国腐蚀与防护学报,1999.19(2):106试验方法:腐蚀介质为26%的除氧氯 化铵溶液, pH5.1。

实验温 度351C试片为30303mm的铸态 高纯锌(99.995%)试片经800#砂纸打磨、蒸 馏水清洗、丙酮除油、冷 风吹干后，悬挂于盛有 150ml腐蚀介质的广口瓶中 ，用松香与石腊涂封瓶口 ，置于恒温水浴中经过96小时后取出试样， 经适当处理后，洗涤、吹 干、称重重量法重量法应用的例子(2)苯并三唑和咪唑分子内缓蚀协同作用的研究中国腐蚀与防护学报，1999.19(5):280试验方法：直径40mm、厚1.5mm的纯铜片经金相砂纸逐级打磨、丙酮 除油、去离子水冲洗、干燥处理腐蚀介质为3%NaCl溶液，温度302C浸泡时间3天浸泡结束后用软橡皮擦除腐蚀产物，经去离子水、乙醇 、丙酮清洗后干燥至恒重由试样的失重计算腐蚀率和缓蚀率BTA：苯并三唑，IM：咪唑，IMBTA：1-[(1-咪唑)-甲基]苯并三唑重量法重量法应用的例子(3)稀土--锆共渗对45#钢耐蚀性能的影响中国腐蚀与防护学报,1999.19(2):109试验方法：45#钢为试验材料，除去表面氧化皮，加工成所需尺寸的试 样，进行稀土--锆共渗扩渗温度为860±5C，时间4h试样经除油，脱水，干燥后称重然后浸入温度为25±0.5C的。