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金属材料的腐蚀类型及其试验方法

时间：2024-01-16 来源：浏览：

金属材料的腐蚀类型及其试验方法

小编化工设备与机械

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金属材料的腐蚀类型及其试验方法

1. 均匀腐蚀 （ uniform corrosion ）均匀腐蚀（又称全面腐蚀）是指在整个合金材料表面上以比较均匀的方式所发生的腐蚀现象。其形貌特征是发生全面腐蚀时，材料的厚度逐渐变薄，甚至腐蚀穿透。全面腐蚀是机械设备在实际使用中发生失效的基本形式。全面腐蚀代表材料总的重量损失。这种腐蚀可以通过简单的浸泡试验，或查阅腐蚀方面的文献资料，或凭生产经验加以预测，便于估计设备的寿命。在选用耐蚀材料时，其全面腐蚀性能是耐蚀性的最基本要求。均匀腐蚀试验最常用的是重量法，即将试样置于试验介质中，经一定时间后测量其重量变化，求出其腐蚀速率，标准为GB/T10124－1998《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》 2. 点腐蚀（pitting corrosion ）钝化型金属之所以能抗腐蚀乃是由于其表面能形成一层具有保护性的钝化膜。然而，一旦这层钝化膜遭到破坏，而又缺乏自钝化的条件或能力，金属就会发生腐蚀，如果腐蚀仅仅集中在设备的某些特定点域，并在这些点域形成向深处发展的腐蚀小坑，而金属的大部分表面仍保持钝性的腐蚀现象，称为点腐蚀。点腐蚀的试验方法主要有电化学法和化学浸泡法。电化学法主要是测量试样的不锈钢击穿电位。其标准为GB/T17899－1999《不锈钢点蚀电位测量测量方法》化学浸泡法主要是采用三氯化铁溶液进行点腐蚀化学加速试验。其标准为GB/T17899－1999《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》。 3. 晶间腐蚀（intergranular attack） 晶粒间界是结晶方向不同的晶粒间紊乱错合的界域，因而，它们是金属中各溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和 σ 相等）沉淀析出的有利区域。在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀。这种沿着材料晶粒间界先行发生的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的局部破坏现象，称为晶间腐蚀。常用的不锈钢和合金钢的晶间腐蚀试验方法有：草酸电介浸蚀法GB/T4334.1－2000《不锈钢10％草酸浸蚀试验方法》，硫酸－硫酸铁法GB/T4334.2－2000《不锈钢硫酸－硫酸铁腐蚀试验方法》，沸腾硝酸法GB/T4334.3－2000《不锈钢65％硝酸腐蚀试验方法》，硝酸－氢氟酸法GB/T4334.4－2000《不锈钢硝酸－氢氟酸腐蚀试验方法》，硫酸－硫酸铜法GB/T4334.5－2000《不锈钢硫酸－硫酸铜腐蚀试验方法》。晶间腐蚀试验方法的选择根据经验及需要而定。大致原则是：一般介质采用硫酸－硫酸铜法；65％硝酸法不轻易使用，主要用于60 ℃ 到沸点的稀硝酸介质和合成尿素介质；含Mo不锈钢一般用硝酸－氢氟酸法；10％草酸法主要用作其他方法筛选之用。 4. 缝隙腐蚀（crevice corrosion） 缝隙腐蚀是在电介质溶液中（特别是含有卤素离子的介质），在金属与金属或非金属表面之间狭窄的缝隙内，由于溶液的移动收到阻滞，在缝隙内溶液中氧耗竭后，氯离子即从缝隙外向缝隙内迁移，又由于金属氯化物的水解自催化酸化过程，导致钝化膜的破裂，因而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。它可能破坏机械连接的整体性和密封性，给设备的正常运行造成严重的障碍或失效，甚至出现破坏事故。缝隙腐蚀通常发生在一些电解质溶液（特别是含有卤素离子时）停滞的缝隙中或屏蔽的表面内。在通用机械设备中，法兰的连接处，与铆钉、螺栓、垫片、垫圈（尤其是橡胶垫圈）、阀座、松动的表面沉积物以及附着的海洋生物等相接触处，还有列管换热器胀管间隙处等，都容易发生缝隙腐蚀。需要指出的是，即使没有氯离子存在，也可能产生缝隙腐蚀。其常用的试验方法有：三氯化铁化学浸泡和电化学方法两种。三氯化铁化学浸泡法标准：GB/T10127－1998《不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀试验方法》。 5. 应力腐蚀 机械设备零件在应力（拉应力）和腐蚀介质的联合作用下，将出现低于材料强度极限的脆性开裂现象，导致设备和零件失效，这种现象称为应力腐蚀开裂。根据介质的主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐及含氧水等，而分别称为氯裂（氯脆或氯化物开裂）、碱裂（碱脆）、硝裂（硝脆）及氧裂（氧脆）等。应力腐蚀开裂与单纯由机械应力造成的开裂不同，它在极低的负荷应力下也能产生开裂；它与单纯由腐蚀引起的开裂也不同，腐蚀性极弱的介质也能引起应力腐蚀开裂。其全面腐蚀常常很轻，而且没有变形预兆，即发生突然断裂，应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。机械设备和部件发生应力腐蚀开裂（SCC）必需同时满足材料、环境、应力三者的特定条件。根据应力加载的方法不同，应力腐蚀试验方法主要分为四类： （1）恒变形法 给予试样一定的变形，对其在试验环境中的开裂敏感性进行评定。 （2）恒载荷法 即把单轴拉伸型的试样沿轴向施加应力,在腐蚀介质中试验,比较断裂时间的长短,或利用应力与断裂时间的关系曲线,来提出应力腐蚀开裂的临界应力 σ scc. （3）慢应变速率法 是在专门设计的慢应变速率应力试验机上，使试样在腐蚀介质中以一定的应变速度拉伸，直至断裂。分析试样的破断情况和断口特征等，以评定其应力腐蚀开裂敏感性。 （4）断裂力学法 使用楔形张开加载型试样进行研究，以预先制有裂纹的试样给以各种K值，测定裂纹停止扩展的临界值KISCC。其标准有：GB/T4157－1984《金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法》 GB/T17898－1999《不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法》 GB/T10126－1988《铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法》可产生应力腐蚀破坏的金属材料－环境的组合主要有以下几种：（1） 奥氏体不锈钢 氯离子、氯化物+蒸气、硫化氢、碱液等；（2） 碳钢及低合金钢 介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸；（3） 含钼奥氏体不锈钢 碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等；（4）黄铜氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等；（5）钛含盐酸的甲酸或乙醇、熔融氯化钠；（ 6 ）铝湿硫化氢、含氢硫化氢、海水。