評定金屬耐腐蝕性能的重要指標(biāo)—腐蝕率
腐蝕是造成損失最大的一種損耗類型。在單位時間內(nèi),單位面積上金屬材料損失的重量,或單位時間內(nèi),金屬材料損失的平均損失的濃度厚度稱為腐蝕率。在實際應(yīng)用中,腐蝕率及其原因的分析主要意義在于估計部件壽命期,是評定金屬耐腐蝕性能的重要指標(biāo)。金屬材料的腐蝕等級也是按其腐蝕速率大小來界定的。
一、腐蝕速率的方法
腐蝕速率的表示方法有:質(zhì)量變化表示法,用單位時間單位面積上質(zhì)量的變化來表示腐蝕速度,常用的單位是毫克/(分米·日)[mg/(dm·d)],簡寫為mdd;腐蝕深度表示法,用單位時間內(nèi)的腐蝕深度來表示腐蝕速度,常用的單位是毫米/年(mm/a);機(jī)械強(qiáng)度表示法,適用于表示某些特殊類型的腐蝕,即用前兩種表示法都不能確切地反映其腐蝕速度的,如應(yīng)力腐蝕開裂、氣蝕等。這類腐蝕往往伴隨著機(jī)械強(qiáng)度的降低。可測試腐蝕前后強(qiáng)度的變化,如張力、壓力、彎曲或沖擊等極限值的降低率來表示;采用腐蝕電流密度表示腐蝕速度是電化學(xué)測試方法。常用的單位是微安/厘米。
如,腐蝕深度表示法進(jìn)行分類。第一類為完全耐蝕,腐蝕速率小于0.1mm/a(毫米每年),優(yōu)質(zhì)不銹鋼屬于此類材料。腐蝕速率 <0.001 是完全不腐蝕的,完全耐腐蝕材料;腐蝕速率處于0.001-0.01 為很耐腐蝕材料;腐蝕速率處于0.01-0.1,屬于耐腐蝕材料。第二類為一般耐腐蝕,其腐蝕速率一般為0.1-1.0mm/a,屬于一般不銹鋼。第三類為不耐蝕。腐蝕速率在1.0-10之間,可以視為欠耐腐蝕材料;腐蝕速率>10 即為不耐腐蝕材料。
不同的金屬在不同的介質(zhì)中,不同條件下的腐蝕速率是不一樣的。也就是說,腐蝕速率受一系列因素的影響,如金屬材質(zhì)、水、汽、氣等,有些因素還非常復(fù)雜。
二、影響腐蝕的因素
1、氧氣
腐蝕可在缺乏氧氣的環(huán)境中發(fā)生,但腐蝕反應(yīng)的速率和金屬的破壞通常比較慢。在浸水狀態(tài)下,氧氣濃度較高的區(qū)域相對其它表面會成為陰極,形成氧氣濃度電池,從而加快腐蝕。
2、溫度
溫度升高時,腐蝕速度也會加速。溫暖的環(huán)境中,腐蝕進(jìn)行的速率要快于較陰涼的區(qū)域,高溫會加速通風(fēng)不良部件的腐蝕進(jìn)程。
3、化學(xué)鹽
大多數(shù)常見的化學(xué)鹽是氯化鈉,化學(xué)鹽通過電解液傳導(dǎo)性的增加來提高腐蝕速率。
4、相對濕度
潮濕和長時間濕潤在促進(jìn)腐蝕的發(fā)生和加快腐蝕速率方面起著非常重要的作用,在相對濕度較高的地區(qū),腐蝕會加快。長時間濕潤是指曝露于大氣的底材有足夠的濕氣支持腐蝕過程的發(fā)生所需要的時間長度。環(huán)境越濕,腐蝕就越容易發(fā)生。腐蝕可在沒有可見水的情況下發(fā)生,但當(dāng) 相對濕度低于約60%時(對鐵而言),其速率會極大地降低。
5、空氣污染
工業(yè)污染、沿海地區(qū)空氣中鹽的存在或道路防凍鹽的大量使用會加速腐蝕進(jìn)程。道路防凍鹽還會加速涂料涂裝表面的風(fēng)化褪色。酸雨、制造和加工廠所產(chǎn)生的副產(chǎn)品和沿海區(qū)的氯化物也會促使腐蝕的發(fā)生。
三、測定腐蝕率的方法
測定腐蝕率常用的方法有失重法和線性極化法,也可用電阻法和塔菲爾線外推法等。根據(jù)腐蝕類型以及需要,選擇不同的腐蝕速率檢測方式。其中失重法是經(jīng)典的方法,簡便易行,結(jié)果可靠。
試驗室試驗用的試件尺寸約為50×25×2~3mm,工廠掛片試件尺寸較大。試件表面須先經(jīng)砂紙打磨去銹,用丙酮等溶劑去油污,蒸餾水沖洗干凈,50℃下干燥,存放備用。試前稱重精確至0.1mg,測量面積。試件用塑料繩懸掛在試驗瓶內(nèi)。每次試驗用2~3個試件,根據(jù)需要選定條件,設(shè)計裝置,如靜止,溶液攪動,試件旋轉(zhuǎn),通人氣體等。高溫溶液試驗要裝冷凝器,試驗期間要保持固定液面,并經(jīng)常更換新溶液。試驗周期根據(jù)需要擬定,一般為48~200h。腐蝕率高時間可短些,反之則長些。也可每次試驗幾個周期,每周期48h,每周期都用新溶液。也可在一次較長期試驗中,分別于24,48,96,240h取出試件,計算腐蝕率,以便了解腐蝕率的變化。對于鋁合金材料來說,其腐蝕等級是按失重率來表示,單位是g/m2*h 。失重率<0.0003是完全不腐蝕的,完全耐腐蝕鋁合金;0.0003-0.003 很耐腐蝕鋁合金;0.003-0.031 耐腐蝕鋁合金;0.031-0.31 一般耐腐蝕鋁合金;0.31-3.1欠耐腐蝕鋁合金>3.1 不耐腐蝕鋁合金。