《腐蝕試驗(yàn)方法ppt課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《腐蝕試驗(yàn)方法ppt課件.ppt（87頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、腐蝕試驗(yàn)方法,第一節(jié) 腐蝕試驗(yàn)的目的及分類第二節(jié) 腐蝕試驗(yàn)條件第三節(jié) 金屬腐蝕試驗(yàn)方法第四節(jié) 非金屬材料腐蝕試驗(yàn)方法第五節(jié) 工業(yè)腐蝕監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)介,第一節(jié) 腐蝕試驗(yàn)的目的及分類,一、腐蝕試驗(yàn)的目的（1）管理生產(chǎn)工藝，控制產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)性試驗(yàn)。這些試驗(yàn)通常是檢驗(yàn)材料質(zhì)量的例行實(shí)驗(yàn)。（2）選擇適合于在特定腐蝕介質(zhì)中使用的材料。 （3）針對(duì)指定的金屬/介質(zhì)體系選擇合適的緩蝕劑及其最佳使用量。（4）對(duì)已確定的材料/介質(zhì)體系，估計(jì)材料的使用壽命。,（5）確定由于腐蝕對(duì)產(chǎn)品造成污染的可能性或污染程度。（6）在發(fā)生事故時(shí)，追查原因和尋找解決問(wèn)題的方法。 （7）選擇有效的防腐措施，并估計(jì)其效果如何。（8）研制和

2、發(fā)展新型耐蝕材料。（9）對(duì)工廠設(shè)備的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行間斷的或連續(xù)的監(jiān)視性檢測(cè)，進(jìn)而控制腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。（10）進(jìn)行腐蝕機(jī)理與腐蝕規(guī)律的研究。,二、腐蝕試驗(yàn)方法的分類 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，有許多不同類型的試驗(yàn)方法。通?？蓪⒏g試驗(yàn)分為三大類，即實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)物試驗(yàn)。,1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有目的地將專門制備的小型試樣在人工配制的、受控制的環(huán)境介質(zhì)條件下進(jìn)行的腐蝕試驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)：可充分利用實(shí)驗(yàn)室測(cè)驗(yàn)儀器、控制設(shè)備的嚴(yán)格精確性及試驗(yàn)條件和試驗(yàn)時(shí)間的靈活性；可自由選擇試樣的大小及形狀；可嚴(yán)格地控制有關(guān)的影響因素，試驗(yàn)時(shí)間較短、試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性較好等。,（1）模擬試驗(yàn) 一種不加速的

3、長(zhǎng)期試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室的小型模擬裝置中，盡可能地精確地模擬自然界或工業(yè)生產(chǎn)中所遇到的介質(zhì)及條件，雖然介質(zhì)和環(huán)境條件的嚴(yán)格重現(xiàn)是困難的，但主要影響因素要充分考慮。 這種試驗(yàn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用大，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較可靠，重現(xiàn)性也高。,（2）加速腐蝕試驗(yàn) 是一種強(qiáng)化的腐蝕試驗(yàn)方法。把對(duì)材料腐蝕有影響的因素如介質(zhì)濃度、化學(xué)成分、溫度、流速等加以改變，使之強(qiáng)化腐蝕作用，從而加速整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：可在較短時(shí)間內(nèi)確定材料發(fā)生某種腐蝕的傾向，或若干種材料在指定條件下的相對(duì)耐蝕順序。缺點(diǎn)：只能強(qiáng)化一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)控制因素。除特殊腐蝕試驗(yàn)外，一般不應(yīng)引入實(shí)際條件下并不存在的因素，也不能因引入了加速因素而改變實(shí)際條件下原來(lái)的

4、腐蝕行為和特征。,2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 指把專門制備的試樣置于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行的腐蝕試驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境條件的真實(shí)性，它的試驗(yàn)結(jié)果比較可靠，試驗(yàn)本身也較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中的環(huán)境因素?zé)o法控制，結(jié)果的重現(xiàn)性較差，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，且試驗(yàn)用的試樣與實(shí)物狀態(tài)之間存在較大的差異。,3 實(shí)物試驗(yàn) 指將試驗(yàn)材料制成實(shí)物部件、設(shè)備或小型試驗(yàn)性裝置，在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用下進(jìn)行的腐蝕試驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)：解決了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中難以全面模擬的問(wèn)題，而且包括了結(jié)構(gòu)件在加工過(guò)程中所受的影響。能夠較全面正確地反映材料在使用條件下的耐蝕性。缺點(diǎn)：費(fèi)用較大，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，且不能對(duì)幾種材料同時(shí)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。 因此，實(shí)物試驗(yàn)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試

5、驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。,第二節(jié) 腐蝕試驗(yàn)條件,一、試樣的準(zhǔn)備1 試樣材料 對(duì)所用試樣的各種原始資料應(yīng)盡可能地詳細(xì)了解，其中包括材料的牌號(hào)、化學(xué)成分等，對(duì)于金屬還應(yīng)包括試樣的冶金和加工工藝特征、熱處理及金相組織等。 這些資料的了解，對(duì)于腐蝕結(jié)果的分析有重要的參考作用。,2 試樣的形狀與尺寸 取決于試驗(yàn)的目的、試驗(yàn)的方法、材料的性質(zhì)、試驗(yàn)的時(shí)間和試驗(yàn)的裝置等。 試樣的外形要求簡(jiǎn)單，以便于精確測(cè)量表面積、清除腐蝕產(chǎn)物和進(jìn)行加工。 為了消除邊界效應(yīng)的影響，試樣表面積對(duì)邊緣面積之比要盡量大些，試樣表面積對(duì)試樣重量之比也要盡量大些。 通常實(shí)驗(yàn)室所用的試樣尺寸為 矩形 50mm25mm（2-3）mm 圓盤形（30

6、-40）mm （2-3）mm 圓柱形10mm 20mm,3 試樣的表面處理 試樣表面的光潔度、均一性和潔凈程度是影響腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性和可比性的重要因素，因此在試驗(yàn)前應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的表面處理。 通常從原材料上切取、經(jīng)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工和必要的研磨拋光制成試樣，再經(jīng)統(tǒng)一的清洗使之具有接近的表面狀態(tài)。,4 平行試樣的數(shù)量 為提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每次試驗(yàn)時(shí)須用一定數(shù)量的平行試樣。平行試樣越多，結(jié)果的準(zhǔn)確性就越高。 通常一般試驗(yàn)的平行試樣為3-12個(gè)，常用5個(gè)。加載應(yīng)力試驗(yàn)，試樣為5-20個(gè)，常用10個(gè)。 在同一試驗(yàn)容器中只可進(jìn)行一個(gè)或幾個(gè)同一材質(zhì)的平行試樣的腐蝕試驗(yàn)。,二、腐蝕的暴露條件1 腐蝕介質(zhì)（1

7、）直接取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；（2）按現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)成分人工配制，應(yīng)當(dāng)用蒸餾水和化學(xué)純?cè)噭┚_地配制試驗(yàn)溶液，以嚴(yán)格控制試液的成分。 在試驗(yàn)過(guò)程中，還必須防止由于溶液蒸發(fā)及其它原因引起介質(zhì)濃度、成分和體積的變化，以免影響介質(zhì)的腐蝕性能和結(jié)果的可靠性。,2 試驗(yàn)溫度 腐蝕試驗(yàn)溫度應(yīng)盡量模擬實(shí)際腐蝕介質(zhì)的溫度。 實(shí)驗(yàn)室控溫方法：水浴、油浴或空氣恒溫箱中進(jìn)行。 控制的溫度應(yīng)是整個(gè)試樣的表面溫度，但為簡(jiǎn)便起見，往往以試液溫度為控制對(duì)象。,3 試驗(yàn)時(shí)間 材料的腐蝕速度很少是恒定不變的，經(jīng)常隨時(shí)間而不斷變化，因此試驗(yàn)的時(shí)間一般取決于材料的腐蝕速度。 在實(shí)驗(yàn)室里一個(gè)周期的試驗(yàn)時(shí)間通常為24-168h，也就是1-7天。如果腐

8、蝕速度是中等或略低的，則可由下式粗略地估計(jì)試驗(yàn)時(shí)間，這個(gè)式子只能確定有初測(cè)結(jié)果的試驗(yàn)時(shí)間。,4 試樣暴露的條件 在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，試樣可全?全浸)、部分(半投)或間斷地暴露于腐蝕介質(zhì)中，以模擬實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的各種情況。,5 試樣安放與涂封（1）防止電偶效應(yīng) 試樣的安放應(yīng)保證試樣與試樣之間、試樣與容器之間、試樣與支架之間電絕緣；（2）防止縫隙腐蝕 試樣與試樣之間、試樣與容器之間、試樣與支架之間不產(chǎn)生縫隙； 試樣表面與介質(zhì)充分接觸。同時(shí)，要求試樣裝取方便、牢固可靠；支架本身耐蝕等。,（3）防止水線腐蝕（氧濃差腐蝕） 保證試樣有恒定的暴露面積，用絕緣材料將試樣部分表面涂封遮蔽

9、。 在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試時(shí)，必須在試樣上引出導(dǎo)線，導(dǎo)線和試樣的結(jié)點(diǎn)必須涂封，以防電偶腐蝕的干擾。 涂封要求絕緣好、牢固、簡(jiǎn)便。,常用的絕緣材料有環(huán)氧樹脂、清漆、聚四氟乙烯和石蠟、松香等。,第三節(jié) 金屬腐蝕試驗(yàn)方法,一、表面觀察法 表面觀察法分為宏觀檢查和顯微觀察兩種。（1）宏觀檢查 對(duì)金屬材料在腐蝕前后及去除腐蝕產(chǎn)物前后的形態(tài)做肉眼觀察。注意腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)、分布以及它們的顏色、厚度、致密度和附著性；注意腐蝕介質(zhì)中的變化，包括溶液的顏色，腐蝕產(chǎn)物在溶液中的形態(tài)、顏色、類型和數(shù)量等。,（2）顯微觀測(cè) 對(duì)受腐蝕的試樣進(jìn)行金相檢查或斷口分析，或者用掃描電鏡、透射電鏡、電子探針、俄歇能譜儀等作微觀組織結(jié)構(gòu)和

10、相成分的分析，據(jù)此可研究微細(xì)的腐蝕特征和腐蝕過(guò)程動(dòng)力學(xué)。,二、重量法（一）基本原理 金屬由于于腐蝕，其重量要發(fā)生變化，重量法就是利用金屬試樣腐蝕前后重量的變化來(lái)表征腐蝕速度的。 以單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上的質(zhì)量變化來(lái)表示的腐蝕速度即為質(zhì)量指標(biāo)，常用g/（m2h）表示。, 失重法：當(dāng)腐蝕產(chǎn)物能很好地去除而不損傷主體金屬時(shí)用這個(gè)方法較為恰當(dāng)。 v-=m0-m1/St式中 v-金屬失重腐蝕速度，g/(m2h)； m0腐蝕前金屬的質(zhì)量，g； m1腐蝕后金屬的質(zhì)量，g； S暴露在腐蝕介質(zhì)中的表面積， m2； t試樣的腐蝕時(shí)間，h。,直觀, 增重法：當(dāng)腐蝕產(chǎn)物全部覆蓋在金屬上且不易除去時(shí)用這個(gè)方法較為恰當(dāng)。

11、 v+=m2-m0/St式中 v+金屬增重腐蝕速度，g/(m2h)； m2腐蝕后帶有腐蝕產(chǎn)物的試樣質(zhì)量，g；,（二）腐蝕產(chǎn)物的清除 清除腐蝕產(chǎn)物要求能最大限度地除去試樣表面的腐蝕產(chǎn)物而又盡可能避免損傷試樣的基體，如果操作不當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。,（1）機(jī)械法 用毛刷或軟橡皮、濾紙等擦洗，在腐蝕產(chǎn)物疏松的情況下應(yīng)用。（2）化學(xué)法 選擇適宜的去膜劑及去膜條件，要力求腐蝕產(chǎn)物溶解快，空白失重小，操作簡(jiǎn)便。在浸洗后用橡皮、刷子擦除腐蝕產(chǎn)物。 P148 Tab.9-1,（3）電化學(xué)法 電化學(xué)法是將試樣作為陰極，接在直流.電源的負(fù)極，選擇一適當(dāng)?shù)妮o助陽(yáng)極（常用石墨），在適當(dāng)?shù)娜ツひ褐型?。介質(zhì)中的氫離子

12、在陰極還原析出氫氣，產(chǎn)生機(jī)械作用使腐蝕產(chǎn)物剝落，殘留的疏松產(chǎn)物用機(jī)械方法即可除凈。優(yōu)點(diǎn)：去除腐蝕產(chǎn)物效果好，空白失重小，適用范圍廣。注意：試樣要帶電入槽，帶電取出。某一去膜液中只能連續(xù)處理同一種材質(zhì)的試樣。試樣的掛鉤或夾具必須與試件的材質(zhì)相近。,（三）結(jié)果的評(píng)定 根據(jù)重量法測(cè)量的腐蝕速度可以對(duì)金屬耐全面腐蝕的性能作出評(píng)級(jí)。 均勻腐蝕的十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。,重量法的不足：測(cè)量的只是某一時(shí)間內(nèi)金屬的平均腐蝕速度，掩蓋了因環(huán)境介質(zhì)的變化、操作程序的改變，金屬表面狀態(tài)的變化及其他因素的影響所導(dǎo)致的腐蝕速度的各種變化。 試驗(yàn)周期若較長(zhǎng)，腐蝕產(chǎn)物的清除以及稱量的誤差等都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的精確性。,優(yōu)點(diǎn)：這種

13、方法簡(jiǎn)單，可靠，作為一種最基本的定量評(píng)級(jí)方法，它仍是許多電化學(xué)的、物理的和化學(xué)的現(xiàn)代評(píng)定方法鑒定比較的基礎(chǔ)。,三、電化學(xué)試驗(yàn)方法 研究探討電極過(guò)程的動(dòng)力學(xué)、腐蝕機(jī)理和防腐措施，還可快速連續(xù)測(cè)定腐蝕速度。 目前常用的電化學(xué)試驗(yàn)方法有極化曲線法和線性極化法。,1 極化曲線的測(cè)量原理（1）恒電流法 以電流為自變量，測(cè)量電極電位與電流的函數(shù)關(guān)系，即E=f(I) 。得到恒電流極化曲線。（2）恒電位法 是以電位為自變量，測(cè)量電流與電極電位的函數(shù)關(guān)系。即I=f(E) 。得到恒電位極化曲線。,在進(jìn)行恒電流或恒電位測(cè)試中均可采用穩(wěn)態(tài)測(cè)量法、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)測(cè)量法和連續(xù)掃描法。 穩(wěn)態(tài)法是指在給定自變量的作用下，相應(yīng)的響應(yīng)信

14、號(hào)完全達(dá)到穩(wěn)定不變的狀態(tài)。在測(cè)量技術(shù)上要求其參數(shù)完全不變是不可能的，因此考慮到儀器精度和實(shí)驗(yàn)要求，可規(guī)定響應(yīng)信號(hào)在一定的時(shí)間內(nèi)變化不超過(guò)一定的范圍即可視為穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)極化曲線均是逐點(diǎn)測(cè)量獲得的，這種逐點(diǎn)測(cè)量法也稱為步進(jìn)法。,2 測(cè)量?jī)x器及裝置 測(cè)量極化曲線一般采用三電極系統(tǒng)，所謂三電極即研究電極、輔助電極和參比電極。（1） 研究電極（工作電極） 由試樣制成，一般要求經(jīng)一定的表面處理，并有確定的暴露面積。因此，在測(cè)試前需封裝試樣。（2）輔助電極 與研究電極構(gòu)成電流通路，因此輔助電極通常由惰性材料制成，以免與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。常采用鉑或石墨作輔助電極。（3）參比電極 與研究電極組成測(cè)量電池，作為電極電

15、位量的參考比較標(biāo)準(zhǔn)。,除上述三電極外，還需極化電源和若干測(cè)量?jī)x器才構(gòu)成一個(gè)完整的測(cè)試回路。,電子恒電位儀 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、輸出電流大、輸入阻抗高，響應(yīng)速摩快和控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，它具有自動(dòng)控制恒電位的能力，并可配上微機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量。 恒電位儀既可進(jìn)行恒電位測(cè)量，也可進(jìn)行恒電流測(cè)量，使用十分方便。,3 極化曲線的應(yīng)用（1）測(cè)定金屬的腐蝕速度（電流密度法） v-=Aia/nF104 式中 v-金屬的腐蝕速度，g/(m2h)； ia 陽(yáng)極電流密度，A/ cm2 ； A金屬的克原子量，g （在數(shù)值上等于原子量）； n金屬的價(jià)數(shù)； F法拉第常數(shù)，F(xiàn)=26.8Ah。,這種利用極化曲線的塔菲爾直線外延

16、以求得腐蝕電流密度的方法有許多局限性，它只限于活化控制的腐蝕體系，且在外延作用時(shí)，會(huì)帶來(lái)較大的誤差。,（2）判斷介質(zhì)中添加劑的作用機(jī)理。 根據(jù)加或不加添加劑時(shí)的極化曲線的分析，可以判斷這種添加劑是否有緩蝕作用及其緩蝕機(jī)理。,幾種添加劑加入后都使腐蝕電流密度有不同程度的降低，所以這幾種添加劑都是緩蝕劑。,曲線1添加劑阻滯了陽(yáng)極過(guò)程，使腐蝕電位正移，是陽(yáng)極型緩蝕劑。曲線2添加劑阻滯了陰極過(guò)程，使腐蝕電位負(fù)移，為陰極型緩蝕劑。曲線3所示的添加劑同時(shí)阻滯了陰極過(guò)程和陽(yáng)極過(guò)程。腐蝕電位變化不大，是一種混合型緩蝕劑。,（3）評(píng)選緩蝕劑鑒別與比較各種緩蝕劑的緩蝕效果；了解緩蝕劑的加入量對(duì)緩蝕效果的影響，找出最佳加入量。 篩選緩蝕劑的方法很多，測(cè)定極化曲線是篩選水溶液中緩蝕劑的重要方法。,圖所示為鉬酸銨對(duì)低碳鋼在碳化塔生產(chǎn)液中陽(yáng)極行為的影響。由曲線看出，緩蝕劑的效率明顯地隨鉬酸銨的濃度的變化而變化。,（4）研制和發(fā)展新型耐蝕合金 為了發(fā)展新的耐蝕合金，采用恒電位法研究合金的鈍化行為比用其它腐蝕試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便； 合金鈍化曲線中的臨界電位越負(fù)，臨界電流和維鈍電流越小，則合金越易鈍化，耐蝕性越好。因此通過(guò)測(cè)量