《材料腐蚀原理》 (2)ppt课件

1、第二章资料腐蚀原理第一节 资料腐蚀程度的评定方法2021-9-25均匀腐蚀程度的评定方法均匀腐蚀程度的评定方法1部分腐蚀程度的评定方法部分腐蚀程度的评定方法2Content：2021-9-25腐蚀的分类腐蚀的分类-腐蚀形状腐蚀形状 1.普遍性腐蚀或全面腐蚀(General Corrosion) 腐蚀分布在整个金属的外表，可以是均匀的或不均匀的。这类金属的危险性较小，也较容易控制，并且根据腐蚀速率可进展构造腐蚀控制设计和运用寿命预测。 2.部分腐蚀(Localized Corrosion) 部分可以是部分的也可以是成分的：前者包括坑，斑点，焊接区，缝隙区，金属与导电体接触区，外表下及晶间腐蚀等；

2、后者较明显的实例是黄铜的脱锌破坏。部分腐蚀较普遍性腐蚀更具危险性，更容易导致机械产品腐蚀失效。 3.应力腐蚀 应力作用下的腐蚀断裂即资料在应力和腐蚀性环境介质协同作用下发生的开裂及断裂失效景象。 当资料在外力作用下不能产生位移时，它的几何外形和尺寸将发生变化，这种形变称为应变Strain。资料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力Stress。 2021-9-25一、资料腐蚀程度的评定方法一、资料腐蚀程度的评定方法 资料的腐蚀倾向由其热力学稳定性决议，资料的腐蚀倾向由其热力学稳定性决议，热力学上不稳定的资料具有腐蚀自发性，热力学上不稳定的资

3、料具有腐蚀自发性，然而，腐蚀呵斥的破坏情况和程度大小那然而，腐蚀呵斥的破坏情况和程度大小那么取决于腐蚀的动力学。腐蚀的类型不同，么取决于腐蚀的动力学。腐蚀的类型不同，所采用的评定方法也不同。所采用的评定方法也不同。 主要为两种评定方法：主要为两种评定方法： 均匀腐蚀程度的评定方法均匀腐蚀程度的评定方法 部分腐蚀程度的评定方法部分腐蚀程度的评定方法 2021-9-251.分量法分量法2.深度法深度法3.电流密度表征法电流密度表征法 均匀腐蚀均匀腐蚀对于全面腐蚀情况下对于全面腐蚀情况下的均匀腐蚀，通常采的均匀腐蚀，通常采用这三种方法来表征用这三种方法来表征腐蚀的平均速率腐蚀的平均速率一一.均匀腐蚀

4、程度的评定方法均匀腐蚀程度的评定方法2021-9-251.分量法分量法 分量法确切讲应该为质量法灵敏、有效、用途广泛，是最根本的定量评定方法之一。是根据腐蚀前后的分量变化(添加或减少)来表示腐蚀的平均速率。 增重法：假设腐蚀产物全部结实地附着于试样外表，或虽有零落但易于全部搜集，那么常用增重法来表示。 失重法：假设腐蚀产物完全零落或易于全部去除、那么往往采用失重法。2021-9-25计算公式：计算公式： 平均腐蚀速率平均腐蚀速率(单位时间、单位面积的分量单位时间、单位面积的分量变化变化)的计算公式为：的计算公式为： 式中，w为腐蚀速率(g(m2h)；W|W-W0|，为试样腐蚀前分量W0和腐蚀后

5、分量W的变化量(g)；S为试样的外表积(m2)；t为试样腐蚀的时间(h)。2021-9-25假定整个实验周期内腐假定整个实验周期内腐蚀一直以恒定的速率进蚀一直以恒定的速率进展，而实践常并非如此展，而实践常并非如此S S通常是利用试样腐通常是利用试样腐蚀前的外表积，当蚀前的外表积，当试样周期内腐蚀导试样周期内腐蚀导致的试样外表积变致的试样外表积变化明显时将会影响化明显时将会影响数据真实性数据真实性采用失重法时，应采用失重法时，应按照规范规定的方按照规范规定的方法去除试样外表的法去除试样外表的剩余腐蚀产物剩余腐蚀产物 条件条件 外表外表积积S 操作操作本卷须知：本卷须知：2021-9-252.深度

6、法深度法 从工程运用角度上看，影响构造或设备寿命和平安的重要目的是腐蚀后构件的有效截面尺寸。因此，用深度法表征腐蚀程度更有实践意义。特别是对衡量不同密度的资料的腐蚀程度，目前该方法已被纳入有关规范(如我国国标GBl0124，美国资料实验协会规范ASTMG1，ASTMG3等)。 方法：直接丈量腐蚀前后或腐蚀过程中某两时辰的试样厚度就可以得到深度法表征的腐蚀速率(失厚或增厚)。2021-9-25计算公式：计算公式： 深度法表征的腐蚀速率可以由分量法计算深度法表征的腐蚀速率可以由分量法计算出的腐蚀速率换算得到，换算公式为：出的腐蚀速率换算得到，换算公式为：? Vd = Vw/8.76 式中d,w分别

7、为深度法和分量法表示的腐蚀速率，单位分别为mm/a和g/m2h。对于腐蚀减薄情况,为腐蚀资料的密度；对于增厚情况， 应为腐蚀产物的密度。但实践中腐蚀产物密度的准确值难以确定，因此式普通仅用于减薄情况， 的单位为g/cm3。2021-9-25根据深度法表征的腐蚀速率大小，可以根据深度法表征的腐蚀速率大小，可以将资料的耐蚀性分为不同的等级将资料的耐蚀性分为不同的等级: :2021-9-25dd：1.01.0mm/amm/add：0.10.11.0m1.0mm/am/ad0.d0.1mm1mm/a /a 耐蚀耐蚀1级级 不可用不可用3级级 可用可用2级级其他方法：三级分类法其他方法：三级分类法不论按

8、几级分类，仅具有相对性和参考性，科学地评价腐蚀等级还必需思索详细运用背景。2021-9-253.电流密度表征法：电流密度表征法： 金属的电化学腐蚀是由阳极溶解导致的、因此电化学腐蚀的速率可以用阳极反响的电流密度来表征。 法拉第定律指出，当电流经过电解质溶液时，电极上发生电化学变化的物质的量与经过的电量成正比，与电极反响中转移的电荷数成反比。2021-9-25法拉第定律：法拉第定律： 设经过阳极的电流强度为设经过阳极的电流强度为I，通电时间为，通电时间为t，那，那么时间么时间t内经过电极的电量为内经过电极的电量为I t，相应溶解掉，相应溶解掉的金属的质量的金属的质量 M为为lA为1mol金属的相

9、对原子质量，单位为g/mol；n为金属阳离子的价数,F为法拉第常数其值约为96500C/mol。2021-9-25腐蚀速率计算公式：腐蚀速率计算公式： 对于均匀腐蚀情况阳极面积为整个金属外表对于均匀腐蚀情况阳极面积为整个金属外表S，因此腐蚀电流密度因此腐蚀电流密度icorr为为I / S。这样就可以得到。这样就可以得到分量法表示的腐蚀速率分量法表示的腐蚀速率w和电流密度之间的关系：和电流密度之间的关系：同样可以得到以深度法表征的腐蚀速率与腐蚀电流密度的关系为2021-9-25腐蚀速率计算公式：腐蚀速率计算公式： 当电流密度当电流密度icorr的单位取的单位取A/cm2，其他量，其他量的单位同前

10、面规定时的单位同前面规定时,分量法所表示的腐蚀分量法所表示的腐蚀速率速率w： w=3.7310-1Aicorr/n 深度法所表示的腐蚀速率深度法所表示的腐蚀速率d可以换算可以换算为？为？ 前面所引见的腐蚀速率表征方法均适用前面所引见的腐蚀速率表征方法均适用于均匀腐蚀情况。而对于非均匀腐蚀，即于均匀腐蚀情况。而对于非均匀腐蚀，即使是全面腐蚀，上述方法也不适用，这时使是全面腐蚀，上述方法也不适用，这时需求借助其他方法来评定腐蚀程度。需求借助其他方法来评定腐蚀程度。2021-9-25二二.部分腐蚀程度的评定方法部分腐蚀程度的评定方法 包括应力作用下腐蚀在内的广义部分腐蚀的特点是，资料的质量损失很小，

11、但是，资料部分腐蚀能够会很严重。 因此，评价部分腐蚀程度不能简单地采用前面引见的适用于均匀腐蚀的方法，这时需求根据详细腐蚀类型，以及对资料或构造平安可靠性的影响等来选择适用的评定方法。2021-9-25 应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀 多数部分腐蚀多数部分腐蚀点蚀密度，平均点蚀深度，最大点蚀深度点蚀密度，平均点蚀深度，最大点蚀深度丈量电阻率的改动丈量电阻率的改动断裂寿命，断裂时间法断裂寿命，断裂时间法 点腐蚀点腐蚀评价部分腐蚀程度不能简单地采用前面引见的适用于均匀腐蚀的方法，这时需求根据详细腐蚀类型，以及对资料或构造平安可靠性的影响等来选择适用的评定方法。部分腐蚀程度的评定方法部分腐蚀程度的

12、评定方法2021-9-25计算公式：计算公式： 测定腐蚀前后试件机械强度或断裂延伸率的变化，不仅适用于全面腐蚀均匀的或不均匀的，更有利于评价部分腐蚀。 假设试件腐蚀前、后的抗拉强度分别为b和b，延伸率分别为f和f ，那么在规定腐蚀时间内，评定腐蚀程度的目的抗拉强度损失K和延伸率损失K可分别表示为2021-9-25金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀2021-9-25v 绝大多数金属均处于热力学不稳定形状，有自动绝大多数金属均处于热力学不稳定形状，有自动发生腐蚀的倾向，研讨腐蚀景象需求从两个方面发生腐蚀的倾向，研讨腐蚀景象需求从两个方面着手，一方面是看腐蚀的自发倾向大小另一方着手，一方面是看腐蚀的自

13、发倾向大小另一方面是看腐蚀进程的快慢，前者需求用热力学原理面是看腐蚀进程的快慢，前者需求用热力学原理进展分析，后者那么要借助动力学实际。进展分析，后者那么要借助动力学实际。v 对于金属腐蚀和大多数化学反响来说，普通都是对于金属腐蚀和大多数化学反响来说，普通都是在恒温、恒压的敞开体系条件下进展的，在这种在恒温、恒压的敞开体系条件下进展的，在这种情况下，用系统形状函数吉布斯情况下，用系统形状函数吉布斯(Gibbs)自在能自在能判据来判别反响的方向和限制较为方便。判据来判别反响的方向和限制较为方便。吉布斯自在能用吉布斯自在能用G表示、它被定义为物质系统的表示、它被定义为物质系统的焓减去它的绝对温度与

14、熵的乘积。焓减去它的绝对温度与熵的乘积。腐蚀倾向的热力学判据腐蚀倾向的热力学判据2021-9-25腐蚀倾向的热力学判据腐蚀倾向的热力学判据 对于等温、等压并且没有非膨胀功的过程，物质对于等温、等压并且没有非膨胀功的过程，物质系统的平衡态对应于吉布斯自在能系统的平衡态对应于吉布斯自在能G G为最低的形状为最低的形状 G G的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向就越大。的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向就越大。2021-9-25金属原子态和化合态自在能情况金属原子态和化合态自在能情况2021-9-25腐蚀与环境的关系腐蚀与环境的关系 例：判别那种情况下会发生腐蚀：例：判别那种情况下会发生腐蚀： (1)(1)铜在纯盐酸铜在纯盐酸(pH(pH0)0)中，那么有中，那么有 Cu + 2H+ Cu + 2H+ Cu2+ + H2 Cu2+ + H2 0 0 65.52 0 0 0 65.52