金屬材料常見的腐蝕形式及試驗(yàn)方法有哪些？

凡有金屬使用的地方，就有各種類型的腐蝕問題。隨著工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)過程通常涉及在諸如高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、高負(fù)荷應(yīng)力或高熱流和高質(zhì)量流的高參數(shù)條件下的硬化操作。如果不能可靠地解決腐蝕問題，腐蝕損壞不僅引發(fā)設(shè)備過早失效，也將導(dǎo)致重大事故，巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及嚴(yán)重的社會(huì)后果。以下簡單介紹幾種常見的腐蝕形式、試驗(yàn)方法及防護(hù)措施：

1.均勻腐蝕試驗(yàn)

金屬表面接觸腐蝕介質(zhì)而全面、均勻的發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象，也稱全面腐蝕。與其他腐蝕相比，其發(fā)生較為普遍，危害也最小。均勻腐蝕屬于微電池效應(yīng)，腐蝕導(dǎo)致金屬表面均勻減薄，腐蝕過程沒有固定的陰極及陽極?？梢酝ㄟ^表面涂層、緩蝕劑、陰極保護(hù)、合理的設(shè)計(jì)、選擇合適的材料等加以防止。

均勻腐蝕是最能反映出金屬材料耐蝕性的一種普遍腐蝕形態(tài)，而耐蝕性則是金屬材料重要的性能指標(biāo)之一，而金屬材料的耐蝕性進(jìn)行檢測是確定設(shè)計(jì)產(chǎn)使用壽命、強(qiáng)度、防護(hù)等各項(xiàng)工藝的重要參考指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，均勻腐蝕的試驗(yàn)方法主要有鹽霧試驗(yàn)(GB/T 10125-2012 / ISO 9227-2006)、濕熱試驗(yàn)及其組合試驗(yàn)。

2.電偶腐蝕試驗(yàn)

當(dāng)電解質(zhì)溶液中有兩種金屬接觸時(shí)，由于氧濃差效應(yīng)，電極電位較負(fù)的賤金屬成為陽極, 較高的貴金屬成為陰極，構(gòu)成了腐蝕電池，貴金屬受到了保護(hù)，這種現(xiàn)象叫電偶腐蝕，也稱接觸腐蝕或異金屬間腐蝕。

利用金屬間的電極電位差及其電偶腐蝕原理，可以通過對賤金屬與有用金屬部件進(jìn)行配對，以犧牲賤金屬陽極來達(dá)到保護(hù)陰極材料。

3.點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)

點(diǎn)腐蝕是一種非常局部的腐蝕。鈍化型金屬因表面形成一層具有保護(hù)性的鈍化膜而產(chǎn)生抗腐蝕作用，當(dāng)鈍化膜遭到破壞，而金屬缺乏自鈍化的條件或能力，金屬就會(huì)發(fā)生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在金屬或設(shè)備的某些特定點(diǎn)域，并在點(diǎn)域形成向深處發(fā)展的腐蝕小坑，而金屬其他大部分表面仍保持鈍性的腐蝕現(xiàn)象，稱為點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)蝕多發(fā)生在表面生成氧化膜或鈍化膜的金屬材料(如不銹鋼等)上。

對于不銹鋼，除了電化學(xué)法(GB/T 17899-1999)測量試樣的不銹鋼點(diǎn)蝕點(diǎn)位外，常采用三氯化鐵溶液進(jìn)行點(diǎn)腐蝕加速試驗(yàn)(GB/T 17897-2016、ASTM G48-11(2020)e1)進(jìn)行測試。

4.晶間腐蝕試驗(yàn)

晶間腐蝕是局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化，不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合金中。

常用的鐵素體不銹鋼、鐵素體-奧氏體不銹鋼(雙相不銹鋼)試驗(yàn)方法(GB/T 4334-2020)有多種，根據(jù)鋼種及實(shí)際需要，選擇合適的試驗(yàn)方法。

5.縫隙腐蝕試驗(yàn)

縫隙腐蝕是在電介質(zhì)溶液中( 特別是含有鹵素離子的介質(zhì))， 在金屬與金屬或非金屬表面之間狹窄的縫隙內(nèi)，由于溶液的移動(dòng)收到阻滯，在縫隙內(nèi)溶液中氧耗竭后，氯離子即從縫隙外向縫隙內(nèi)遷移，又由于金屬氯化物的水解自催化酸化過程， 導(dǎo)致鈍化膜的破裂， 因而產(chǎn)生與自催化點(diǎn)腐蝕相類似的局部腐蝕。凡是依靠氧化膜或鈍化層抗腐蝕的金屬特別易發(fā)生這種腐蝕。它可能破壞機(jī)械連接的整體性和密封性，造成設(shè)備運(yùn)行失常或失效，甚至事故?？p隙腐蝕通常發(fā)生在一些電解質(zhì)溶液( 特別是含有鹵素離子時(shí)) 停滯的縫隙中或屏蔽的表面內(nèi)，在通用機(jī)械設(shè)備中，法蘭的連接處，與鉚釘、螺栓、墊片、墊圈(尤其是橡膠墊圈)、 閥座、松動(dòng)的表面沉積物以及附著的海洋生物等相接觸處。

不銹鋼及含鉻的鎳基合金常采用三氯化鐵溶液中進(jìn)行試驗(yàn)(GB/T 10127-2002、ASTM G48-11(2020)e1)

6.應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)

應(yīng)力腐蝕是指在拉應(yīng)力作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中引起的破壞(應(yīng)力+腐蝕)。這種在應(yīng)力腐蝕作用下導(dǎo)致材料的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，這種腐蝕一般均穿過晶粒，即所謂穿晶腐蝕。常出現(xiàn)于鍋爐用鋼、黃銅、高強(qiáng)度鋁合金和不銹鋼中，凝汽器管、礦山用鋼索、飛機(jī)緊急剎車用高壓氣瓶內(nèi)壁，導(dǎo)致設(shè)備及零件失效。應(yīng)力腐蝕開裂在極低的負(fù)荷應(yīng)力下也能產(chǎn)生開裂，其全面腐蝕常常很輕，而且沒有變形預(yù)兆，即發(fā)生突然斷裂，應(yīng)力腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)中危害性最大的一種惡性腐蝕類型。

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