為了達到金屬材料的耐腐蝕測試的目的,目前使用的試驗方法,按照材料與環(huán)境介質(zhì)的相互關(guān)系,大致可以分為實(shí)驗室試驗、現場(chǎng)試驗和實(shí)物試驗三大類(lèi)。
(1)實(shí)驗室試驗
在實(shí)驗室內,有目的地將專(zhuān)門(mén)制備的材料(一般為小型的試樣)在人工配制的、受控制的環(huán)境介質(zhì)條件下進(jìn)行腐蝕試驗,稱(chēng)為實(shí)驗室試驗。其優(yōu)點(diǎn)是:可以充分利用實(shí)驗室測試儀器及控制設備的精que性;可靈活地選擇試驗條件和進(jìn)行試驗的時(shí)間;可自由選擇試樣的大小和形狀;可以嚴格地分別控制各個(gè)影響因素;試驗時(shí)間較短;試驗結果的重現性較好等。實(shí)驗室試驗適宜于作為材料的篩選試驗,也可用以預測在實(shí)際條件下材料的耐蝕。
實(shí)驗室試驗方法又可分為加速試驗和模擬試驗兩大類(lèi)。
加速試驗方法是要求在較短的時(shí)間內測定材料發(fā)生某種類(lèi)型的腐蝕的傾向,或若干種材料在條件下的相對耐蝕性次序,一般只能達到相互比較、篩選或檢驗產(chǎn)量的目的。
在制訂加速試驗方法時(shí),只能將實(shí)際條件下的一個(gè)或少數幾個(gè)控制性因素進(jìn)行強化,而不應引入實(shí)際條件下并不存在的因素(特殊腐蝕試驗除外),也不能因為引入了加速因素而改變實(shí)際條件下原來(lái)的腐蝕機理,否則會(huì )從謬誤的試驗結果得出錯誤的結論。
為了加速腐蝕過(guò)程的進(jìn)行,常用的方法有如下幾種:
1)適當增加介質(zhì)中某些組分的濃度。例如在中性介質(zhì)中增加溶解氧量、含鹽量,酸性介質(zhì)中增加氫離子活度等;
2)增加發(fā)生腐蝕過(guò)程的次數。例如在變溫變濕頻繁的試驗箱中試驗以模擬大自然凝露和蒸發(fā)過(guò)程;
3)人為地縮短腐蝕過(guò)程中的誘導期。例如采用預制裂縫試樣進(jìn)行應力腐蝕破裂試驗,節省了裂紋萌生所需的時(shí)間;
4)提高反應的幾率和速度。例如攪拌溶液和升高溫度;
5)強化材料對腐蝕的傾向。例如將鉻鎳奧氏體不銹鋼進(jìn)行敏化處理,以強化合金對晶間腐蝕的敏感性;
6)用電化學(xué)方法加速腐蝕過(guò)程的進(jìn)行等。
在需要和條件許可的情況下,建立起某些加速腐蝕試驗結果與實(shí)際條件下長(cháng)時(shí)間試驗結果之間的對應關(guān)系,對于發(fā)展加速試驗方法和應用試驗結果來(lái)說(shuō)都是非常有益的。
模擬試驗方法是在實(shí)驗室的小型模擬裝置中,盡可能精que地人工模擬自然界或生產(chǎn)中所遇到的各種介質(zhì)及條件,或在專(zhuān)門(mén)規定的有決定意義的介質(zhì)條件下進(jìn)行試驗。
實(shí)驗室試驗往往不易重復出金屬構件在實(shí)際使用條件下的結果,這是因為兩者之間有如下差別:
1)試樣與實(shí)物的差別。例如模擬焊接試樣與實(shí)物焊接接頭受焊接熱過(guò)程影響的面積比和所受的應力均不相同;
2)腐蝕介質(zhì)組分的差別。例如海水中的無(wú)機和有機物質(zhì)以及海生物等就不易在人工海水中模擬出來(lái);
3)尺寸的差別,這也導致腐蝕幾率等的差別。例如在大面積上發(fā)生鈍化膜局部破壞(例如,點(diǎn)蝕)的幾率比在小面積上發(fā)生的幾率大得多。
鑒于上述這些原因,有時(shí)需在實(shí)驗室試驗的基礎上進(jìn)一步進(jìn)行現場(chǎng)試驗或實(shí)物試驗。
(2)現場(chǎng)試驗
將專(zhuān)門(mén)制備的試樣置于現場(chǎng)的自然條件或使用條件下進(jìn)行的腐蝕試驗稱(chēng)為現場(chǎng)試驗。如大氣腐蝕試驗、海水腐蝕試驗、土壤腐蝕試驗和在生產(chǎn)設備中的掛片試驗等。這類(lèi)試驗接近于生產(chǎn)使用實(shí)際,試驗結果比較可靠,試驗本身也比較簡(jiǎn)單。但是現場(chǎng)試驗中的環(huán)境因素難以控制,腐蝕條件變化較大,結果的重現性往往較差,且試驗周期較長(cháng)。此外,現場(chǎng)試驗用試樣與實(shí)物狀態(tài)之間同樣存在很大差異。
(3)實(shí)物試驗
實(shí)物試驗(也稱(chēng)為使用試驗)是將被試的材料制成實(shí)物樣件、設備或整套小型試驗性裝置,安裝在現場(chǎng)的實(shí)際應用條件下進(jìn)行的腐蝕試驗,是在材料的研制和設計基本完成之后用于考核其長(cháng)期使用效果,為定型納標所必須的試驗階段。實(shí)物試驗不僅解決了試驗室試驗或現場(chǎng)試驗中難以模擬的條件,而且把構件在加工過(guò)程中所受的影響也包括進(jìn)去,能比較地反映出材料在實(shí)際使用條件下的耐蝕,因此是對新選或新發(fā)展的材料的耐蝕的終考驗。
這類(lèi)試驗的缺點(diǎn)是試驗周期長(cháng)、費用大,且不易獲得定量的結果,只能作定性評定考核。
目以上三類(lèi)試驗方法,用途各有不同,也各有利弊,必須根據不同的目的和要求加以選擇采用。
限于篇幅,本章僅介紹一些主要的金屬腐蝕實(shí)驗室測試方法。
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