第三章腐蚀试验的评定方法课件

目录第一章绪论第二章试验设计第三章腐蚀试验的评定方法第四章腐蚀试验中的电化学方法第五章局部腐蚀试验第六章工业设备腐蚀监测第七章数据处理和试验设计腐蚀评定方法概况1.金属材料的变化；2.环境中的变化

(1)金属材料的宏观检查，包括肉眼和低倍放大检查。

(2)溶液变化的观察，包括肉眼观察及使用指示剂观察。

(3)显微观察，包括连续拍照。

(4)金属试样的重量变化，一般是测量失重量，某些情况下测量增重量。

(5)测量试样表面析出的氢气量或消耗的氧气量。

(6)试样或设备厚度变化。

(7)

腐蚀活性点测定，如试样上第一个腐蚀活性点出现的时间，腐蚀活性点的密度。

(8)腐蚀孔的深度。

(9)金属试样的电阻变化。

(10)金属试样力学性质的变化，包括抗拉强度、延伸率、韧性的变化，疲劳强度的变化等。

(11)金属表面反射能力的变化。

(12)溶液定量分析，包括化学分析方法和仪器分析方法。

(13)测量腐蚀反应引起的热效应。

(14)各种表面分析技术，如电子显微镜、电子衍射、电子微区探针等。

(15)声学评定方法，如金属声响变化，以及声发射技术。

(16)电化学试验方法。第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosiontesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析宏观检查和微观检查1.宏观检查

肉眼观察和低倍放大观察检查方法：试验前：仔细观察试样的表面状态，如表面是否有缺陷（擦伤、裂纹、砂眼等）。试验过程中：按一定时间进行观察。暴露结束：在腐蚀产物除去之前和除去之后都要进行仔细的观察。检查内容：

(1)金属表面外部形态的变化，与未受腐蚀的金属表面形态对比，可以排除非腐蚀损坏的缺陷。

(2)金属表面上腐蚀产物的形态和分布，以及它们与金属表面的粘附性。确定腐蚀是均匀的，选择性的，还是局部的。

(3)腐蚀介质中的变化，如溶液颜色的变化，溶液中腐蚀产物的形态、分布和数量等。MacroscopicandMicroscopicExamination2.微观检查金相观察和电镜观察宏观检查和微观检查金相观察的应用：(1)晶间腐蚀。金属是否发生晶间腐蚀试验，晶界被腐蚀的程度。(2)应力腐蚀。观察应力腐蚀裂纹的形态，是晶间型、穿晶型还是混合型？在破裂断口上进行金相观察，可以将断口形貌和金相组织联系起来。在研究金属腐蚀机理和影响因素、发展耐蚀合金新品种、设备腐蚀破坏分析中都离不开金相显微分析。电镜观察的应用：在应力腐蚀试验和设备腐蚀破坏分析中，用扫描电镜和透射电镜观察破裂断口，可以获得与断口实际形貌对应的图象，为研究破裂原因和机理提供可靠的资料。宏观检查和微观检查3.观察结果的评定我们希望建立统一的标准方法来表达观察到的腐蚀情况。这些方法要能够把试验人员的主观因素的影响减到最小，又能普遍地适用于各种金属材料及金属覆层的腐蚀试验。使用的专门术语要易于理解。F.Champion的方法：基点是将腐蚀试样的形态与标准样图比较，用与这些标准样图对应的标准术语来表述试样的腐蚀形态，并且规定了标准缩写符号可以在记述时代替标准术语。Champion将腐蚀形态分为四类：全面腐蚀，半局部腐蚀，孔蚀，破裂；然后再细分。并规定了平均宽度与深度之比。右图是分类及其缩写符号。标准样图也有四种：

A单位面积上腐蚀区(点)的数目。

B每个腐蚀区(点)的面积。

C全面腐蚀或局部腐蚀的深度。

D

孔蚀和破裂的深度。..标准样图A：腐蚀点数目..............................................................................................................1234567标样准图A说明宏观检查和微观检查第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosiontesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析重量法GravimetricMethods原理：用金属试样腐蚀后单位暴露表面积上、在单位时间内的重量损失评定被试金属材料的腐蚀速度。1.失重法

(weightloss)试验步骤具体程序见：GB10124-88“金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法”前处理表面整平，除锈量尺寸，计算暴露表面积S除油，干燥，称腐蚀前重量W0，准确到0.1mg暴露试样支承观察试验时间t后处理清除腐蚀产物干燥，称腐蚀后重量W1，准确到0.1mg计算腐蚀速度V-在试验前、试验过程中、试验结束后都应对试样和介质进行观察！！计算腐蚀速度的公式失重腐蚀速度V-V-

单位：g/m2hr年腐蚀深度Vpd：材料密度，单位g/cm3Vp

单位：mm/y1.金属的腐蚀在整个暴露表面上是均匀的2.金属的腐蚀在试验时间内是均匀的，即腐蚀速度不随时间变化？？上面两个公式的使用条件是什么？如果金属的腐蚀不均匀，那么所得腐蚀速度是在试验时间内、在暴露表面上的平均值。1.失重法失重腐蚀速度的误差主要是失重量W-，(因为面积S和试验时间t的误差很小)未除净的腐蚀产物的重量损伤的金属基体的重量所以，为了减小失重腐蚀速度的误差，必须求得真正的失重量。为此，清除腐蚀产物的方法非常重要。其基本要求是：尽可能彻底地除去腐蚀产物，对基体金属的损伤尽可能小。另外，在考虑试验时间时应使金属试样的失重量不是太小，即失重量应比Ws和Wm大许多。1.失重法清除腐蚀产物的方法1.机械法用流水冲洗，木刀刮，毛刷刷，橡皮擦。一般是先用机械法除去疏松的腐蚀产物，再用化学法或电化学法除去表面膜层。2.化学法将试样浸入适当的化学溶液中，将表面上的腐蚀产物溶解。对化学清洗的基本要求是：清洗腐蚀产物快速、完全，对基体金属的浸蚀作用小。为此，选择溶解能力强的清洗溶液(多数是酸)，加入高效缓蚀剂，采用空白试样进行控制试验，以校正基体金属损失。3.电化学法将试样作为阴极浸在适当的电解液中，通入比较大的电流密度，使试样受到强烈阴极极化，表面产生大量的氢气。利用氢气泡析出时的物理作用和阴极极化对腐蚀产物的还原作用将腐蚀产物剥离。因此这种清除腐蚀产物膜的方法又叫“阴极去膜法”。操作时应按标准方法进行，注意试样与挂钩接触良好，试样带电入槽和带电出槽，同样要校正基体金属损失。1.失重法常用的化学清洗剂及操作条件1.失重法说明：新的高效酸洗缓蚀剂配方还在继续研究，不断有发表，也可以经过试验后选用。操作条件电解液：5%(wt)硫酸+2毫升/升(或0.5克/升)若丁等缓蚀剂阳极：石墨或铅阴极电流密度：20A/dm2温度：74C时间：3分钟校正基体金属损失电化学去膜法阴极去膜的装置及操作条件直流电源A电解液阳极恒温水浴试样+-1.失重法原理简单，结果直观；应用范围广，气相介质、液相介质，电解质溶液、非电解质溶液，化学腐蚀、电化学腐蚀，都可以使用。因为是清除全部腐蚀产物后才称重，所以不管腐蚀产物是可溶的或不溶的，是牢固附着在金属表面或很疏松，甚至全部脱落，这种方法都可以使用。失重法测量的优点在腐蚀试验中失重法应用广泛，而且往往以失重法所得结果作为校正其他试验方法所得腐蚀速度的标准。主要适用于全面腐蚀，对于高度选择性的腐蚀，如晶间腐蚀，成分选择性腐蚀，失重法有很大局限性。在孔蚀情况，蚀孔深度和密度是更为重要的参数。失重法也不适用于应力腐蚀。失重法评定的操作程序比较繁琐，费工费时，特别是需要处理大量试样时，更是如此。清除腐蚀产物的方法和效果对结果影响很大。局限性由于影响因素多，应使用平行试样，并对试验结果进行统计分析。1.失重法失重法测量的优点和局限重量法GravimetricMethods2.增重法

(weightgain)原理：将腐蚀试验后的试样连同腐蚀产物一起称重，因此所得重量W1

比试样未腐蚀时的重量W0大。增重腐蚀速度V+

被定义为问题：使用上面的公式计算V+的条件是什么？(1)W1中必须包括全部腐蚀产物。(2)W1中不能包括非腐蚀产物的其他粘附性物质(如灰尘、污垢)。(3)增重腐蚀速度和失重腐蚀速度一样，只适用于全面腐蚀，而且腐蚀破坏均匀地分布在试样整个暴露表面上，所求出的腐蚀速度是整个试验期间内的平均值。注意：增重腐蚀速度对于金属腐蚀损坏的指示是间接的，要得到金属被腐蚀掉的重量还需要经过换算。为了进行换算就必须了解腐蚀产物的组成；但是腐蚀产物的组成有时是相当复杂的。在金属的高温氧化试验中，多数金属表面生成致密的氧化物膜，与基体金属结合牢固，因而常常使用增重法。将试样置于坩锅内的架子上，放入高温炉中加热到试验温度；试验结束后将坩锅盖好，取出冷却，然后称重。计算增重腐蚀速度V+。2.增重法增重法在金属高温氧化中的的应用如果金属Me高温氧化符合反应方程：那么在测出增重腐蚀速度V+后，很容易计算失重腐蚀速度V-

和氧化膜成长速度Vf式中Ame为金属原子量，D为氧化膜密度(g/cm3)上式如何得出?失重量W-增重量W+膜重量Wf2.增重法天平梁镜子天平的支棱标尺望远镜天平盘纸屏炉盖挂钩试样炉子铝柱变压器油右天平盘的减振器左边天平盘下面的铂丝下端有一个镍铬合金钩子，试样就挂在这个钩子上。将试样放入炉中，加上盖子和挡板，预先将系统调到平衡状态。在试验过程中，随着试样重量增加，天平发生偏转。通过望远镜和反射镜可以读出偏转的大小。为了减小测量时偶然产生的振动影响，右侧天平盘下面浸于油中的铝棒构成一个减震器。用于研究金属高温氧化的热天平重量法重量法应用的例子(1)

20040060080010001.21.00.80.60.40.20腐蚀速度，g/m2hr缓蚀剂TSC浓度,mg/L锌在26%NH4Cl溶液中的腐蚀速度与缓蚀剂浓度的关系氨基硫脲对锌在氯化铵介质中的缓蚀作用及其吸附行为中国腐蚀与防护学报,1999.19(2):106试验方法:腐蚀介质为26%的除氧氯化铵溶液,pH5.1。实验温度351C试片为30303mm的铸态高纯锌(99.995%)。试片经800#砂纸打磨、蒸馏水清洗、丙酮除油、冷风吹干后，悬挂于盛有150ml腐蚀介质的广口瓶中，用松香与石腊涂封瓶口，置于恒温水浴中。经过96小时后取出试样，经适当处理后，洗涤、吹干、称重。重量法重量法应用的例子(2)苯并三唑和咪唑分子内缓蚀协同作用的研究

中国腐蚀与防护学报，1999.19(5):280试验方法：直径40mm、厚1.5mm的纯铜片经金相砂纸逐级打磨、丙酮除油、去离子水冲洗、干燥处理。腐蚀介质为3%NaCl溶液，温度302C。浸泡时间3天。浸泡结束后用软橡皮擦除腐蚀产物，经去离子水、乙醇、丙酮清洗后干燥至恒重。由试样的失重计算腐蚀率和缓蚀率。BTA：苯并三唑，IM：咪唑，IMBTA：1-[(1-咪唑)-甲基]苯并三唑重量法重量法应用的例子(3)稀土--锆共渗对45#钢耐蚀性能的影响

中国腐蚀与防护学报,1999.19(2):109试验方法：45#钢为试验材料，除去表面氧化皮，加工成所需尺寸的试样，进行稀土--锆共渗。扩渗温度为860±5C，时间4h。试样经除油，脱水，干燥后称重。然后浸入温度为25±0.5C的3.0%NaCl溶液中72hr。取出后去除腐蚀产物，清洗、干燥后称重，计算腐蚀速率。数据表明，C，N，稀土三元共渗可明显提高45#钢在3.0%NaCl水溶液中的耐蚀性能.在稀土作用下渗入Zr可进一步减低45钢的腐蚀速率.重量法重量法应用的例子(4)油井注蒸汽解堵隔热管接箍的腐蚀调查与原因分析

腐蚀科学与防护技术.1996.8(2):166现场腐蚀调查：隔热管运行的主要工况及使用要求，腐蚀破坏特征，现场腐蚀速度测定(腐蚀破坏部位腐蚀率为19.89~89.53mm/a)，腐蚀产物分析。材料性能分析及介质腐蚀性试验：材料性能分析，化学药剂腐蚀性测试。表明，药剂GD-1对隔热管的腐蚀非常严重，在60C腐蚀速度为14.1mm/a;在300C达到82.3mm/a腐蚀原因分析某油田的解堵隔热管，尤其是隔热管接箍部位在短时间内发生严重腐蚀，使近千根隔热管提前报废，造成很大的经济损失。调查包括：

6014022030010060201.00.80.60.4°°°°°°°°°°°°°°°°°°温度,C腐蚀率,mm/aGD-120%PCA-101溶液5%磺酸盐溶液重量法应用的例子(5)重量法两相NiAl-Fe金属间化合物的高温氧化行为研究中国腐蚀与防护学报1999,19(1):39试验方法：试样经600#砂纸磨光，清洗，去油，烘干后待用。试验开始时将试样放入烧至恒重的坩锅内，在箱式电炉中进行氧化实验。实验温度为1000C和1100C。称重间隔分别为50、100、200、300、400、500小时。每一增重量为3个试样的平均值。

100200300400500201612840NiAl-30FeNiAl-20FeNiAl增重，mg/cm2时间，hr三种合金在1000C空气中氧化的动力学曲线重量法重量法应用的例子(6)微量元素对低偏析合金M17F的高温氧化性能的影响

腐蚀科学与防护技术.1996.8(2):94试验方法：实验用材料为低偏析镍基铸造高温合金M17F和普通镍基铸造高温合金M17F。两合金经标准热处理。材料切割成20102mm试样，磨至600#水砂纸，丙酮超声波清洗后使用。等温氧化试验：在热天平上空气中进行，温度为1000C、1050C、1100C；时间24hr。循环氧化试验：在箱式电阻炉内空气中进行，温度1050C，累积时间143hr。每加热50min，空冷10min，为1个循环。用3个试样做平行试验，取平均值。05101520250.80.60.40.20M17FM17F时间,hr增重,mg/cm203060901201501.20.60-0.6-1.2M17FM17F重量变化,mg/cm2时间,hr氧化膜脱落第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosionTesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析试样厚度及蚀孔深度测量MeasurementofThicknessandPitDepth1.试样厚度测量

(主要用于现场生产设备)在实验室中可以使用一些计量工具和仪器装置在清除腐蚀产物后直接测量试样的厚度，如卡钳、游标卡尺、螺旋测微器、带标尺的双筒显微镜、测量试样截面的金相显微镜等。这些测量的精度可达0.01毫米。不过，实验室试验中直接测量厚度变化的方法应用不多，因为这种测量并不方便，要求薄板试样的两个原始平面完全平行，厚度测量的精度也较低。测量厚度变化主要用于现场生产设备，如容器、管道等，测量方法主要是超声波测厚，应用超声波有两种：连续波共振法：使用连续波，改变超声波的频率，在金属中传播的超声波的波长亦改变。当波长正好为金属厚度d的2/n倍(即金属厚度d为超声波半波长的整数倍)时，就出现了共振条件，金属中产生驻波，振幅最大。由共振条件决定工件厚度d。脉冲反射法：将一个超声波短脉冲由探头传送到金属试件内，脉冲在金属试件的另一侧反射，反射脉冲回到探头为接收器接收。对于一定的金属，声波的速度是恒定的，故发射脉冲和反射脉冲之间经过的时间就是被测试件厚度的量度。1.试样厚度测量

(主要用于现场生产设备)探头探头探头探头f2f3f4f入射波反射波超声波在金属中产生的驻波图案d超声波测厚连续波共振法测定一系列共振频率，那么两个连续的共振频率之差就是基本的共振频率f。对应于此频率的超声波波长等于金属厚度的2倍。v为超声波速度由此得计算厚度d的公式1.试样厚度测量

(主要用于现场生产设备)超声波测厚脉冲反射法在实际测量时，是用已知厚度的工件或试块校正示波屏时基线，由反射脉冲在时基线上的位置就可以读出被测壁厚。接收器脉冲发生器d探头缺陷金属工件底面示波屏入射波缺陷回波底面回波如果已知超声波的速度v，则工件厚度dt是超声波传到工件底面再返回所经过的时间。使用超声波测厚仪还可以在生产照常进行的情况下测量设备的壁厚，以了解关键部位壁厚的变化。但是超声波测厚和失重法测量一样，必须腐蚀导致的金属损失积累到仪器灵敏度能够分辩的程度，才能检查出来。因此求出的腐蚀速度乃是两次测量之间的平均速度。试样厚度及蚀孔深度测量MeasurementofThicknessandPitDepth2.蚀孔深度测量孔蚀计在蚀孔不是很窄，金属足够硬的情况，可以用一个微米规配一个刚性而细长的探针，插入蚀孔直接进行测量(左图)。测量时应在蚀孔内和相邻的未腐蚀表面上取读数，二者之差即为蚀孔深度。为了保证在连续测量中压力均匀，探针应使用弹簧加载。对于比较软的金属（如铅、铝），可采用通电指示型装置。将探针和试样连接在一个电路中，当针尖与蚀孔底部接触时电路接通，由测微计读取蚀孔深度的数值。显微镜如果蚀孔不是很小，可以用显微镜测量其深度。当蚀孔不直或蚀孔很窄，可以采取破坏性测量方法，比如将试样表面铣掉，直达蚀孔底部。由铣去厚度确定蚀孔深度。破坏性测量试样厚度及蚀孔深度测量测量蚀孔深度的例

腐蚀科学与防护技术.1991.3(3):19试样：20#无缝钢管，605150mm；A3碳钢板，100503mm。每组试样包括3个钢管和3块钢板。试样埋于各个试验站的土壤，埋深1米。每组试样分别于埋后的1、2、4年取出，测量失重腐蚀速度及最大孔蚀深度，腐蚀产物分析。两年暴露的最大孔蚀深度数据(部分)第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosiontesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析容量法什么是容量法？析氢腐蚀和吸氧腐蚀的阴极反应都是气体电极反应，测量阴极反应速度比较方便，只需要测量析出的氢气体积或消耗的氧气体积，就可能计算金属的腐蚀速度。例1：Fe在非氧化酸中发生析氢腐蚀，阳极反应：

Fe=Fe2++2e

阴极反应：2H++2e=H2可知析出1mol氢，对应于1mol铁被腐蚀。例2：Fe在中性和碱性溶液中发生吸氧腐蚀，阳极反应：

Fe=Fe2++2e

阴极反应：O2+2H2O+4e=4OH-可知消耗1mol氧，对应于2mol铁被腐蚀。局限性(1)只能用于纯粹的析氢腐蚀或吸氧腐蚀，即不能有其它的阴极反应。(2)这种方法测量金属的腐蚀破坏是间接的。要由所测的析氢速度或耗氧速度求出金属的腐蚀速度，就必须经过换算。而进行换算需要知道腐蚀的阳极过程和阴极过程，知道腐蚀产物的组成。因此测量出析氢速度或耗氧速度就可能计算金属的腐蚀速度GasometricMeasurement析氢量的测量(1)在恒压下测量腐蚀体系气相体积的增加量，或直接测量析出的氢气量；(2)在保持气相体积恒定条件下测量气相压力的增加量，再换算为析氢量。精确计算析氢体积，应当考虑以下几个方面的影响因素：(1)液面上方的氢气中含有水蒸汽，故氢气的分压应是大气压减去饱和水蒸汽压力。(2)氢气在水溶液中要溶解一部分。(3)量出的氢气体积应折合为标准状态的体积。下图是使用量气管直接测量析氢量的简单装置。由量气管中液面的变化很容易读取析出的氢气量。为了提高试验开始阶段的测量精度，量气管的上段可以做得很细。该装置很难控制温度，析出的氢气泡容易附着在量气管的狭窄部位，影响试验正常进行。缩小量气管上段口径，可提高开始阶段的测量精度另一个测量析氢量的简单装置当调整水准瓶使其液面与量气管液面等高时，可测出恒压(大气压)下气相空间体积的变化，即析氢体积或耗氧体积；当调整水准瓶使其液面与试验开始时量气管液面等高时，可测出恒容下气相空间压力的变化，再换算出析氢体积或耗氧体积。析氢量的测量量气管试样水准瓶三通活塞耗氧量的测量与测析氢量原理相同：(1)在恒压下测量腐蚀体系气相体积的减少量，(2)在保持气相体积恒定条件下测量气相压力的减小量，再换算为耗氧量。问题：(1)为什么测析氢量时体系气相体积增加，而测耗氧量时是减小？(2)右图的装置属于上面的第一种测量方法还是第二种测量方法?(3)如果在发生吸氧腐蚀同时还有少量析氢，右图装置能否校正？试样

阿基莫夫测量耗氧量的装置容器A、B体积相等，都装入腐蚀溶液。试样放在容器A中。使用两个容器是为了消除因温度变化而引起的测量误差，因为温度变化在两个容器中引起的体积变化相同。AB压力计校正方法：在试验容器上方焊有铂丝，当接上蓄电池时，铂丝很快灼热，使析出的氢气燃烧成水。假定经t时间的试验，消耗氧气体积为V(O2)，析出氢气体积为V(H2)，则燃烧前压力计读数应为：

x1=V(O2)-V(H2)燃烧氢需要氧，消耗氧气体积为氢气体积的一半，所以氢气燃烧后压力计的读数应为：

x2=V(O2)+0.5V(H2)由此两次读数x1和x2便可计算出耗氧量V(O2)和析氢量V(H2)。问题：在析氢腐蚀时，如果同时有少量吸氧腐蚀，能否进行校正？Evans和

Hoar

的装置该装置的原理也是在恒定压力(大气压)下测量体系气相空间体积的减小量。其特点是在测量耗氧量的同时可以校正析氢量。耗氧量的测量安全瓶水套(内有温度计)量气管漏斗安全管(内装玻璃棉)石英管加热炉磨口石英塞供给气体的管子热电偶石英管(作支架)温度调节器当气相中只有氧与金属发生反应，并生成金属的固体氧化物，可以用容量法测量耗氧量，左图是用容量法研究金属高温氧化的装置。放在水套中的量气管用来测量耗氧体积。因为金属转变为氧化物时的增重，乃氧化物中氧的重量，测出耗氧的重量，就得到了增重量，可以绘制高温氧化的膜成长曲线，也可以计算试验时间内的增重腐蚀速度V+。用容量法研究金属高温氧化容量法容量法的优点和局限测量方法的要求：容量法试验要求仪器十分洁净，因此就需要进行蒸煮和反复洗涤(用水或洗液)仪器的玻璃部分，否则细小的氢气泡将附着在器壁上而引起测量误差。装置的密封也很重要，玻璃活塞要优质的，磨口要真空级研磨。注意涂封，以避免漏气。

(1)灵敏度比失重法高。例如锌在酸溶液中发生析氢腐蚀，

Zn+2H+=Zn2++H2当析氢7.8mm3，对应于2.310-7g锌被腐蚀。这一重量损失不可能用分析天平检测，而测量其析氢量却不难。

(2)用不着除去试样表面的腐蚀产物或收集腐蚀产物，这就不象失重法那样必须取出试样才能进行测量。因而容量法测量不会干扰被测腐蚀体系，只用一个试样(最好是一组平行试样)就可以测取腐蚀—时间曲线。

(3)测量装置简单可靠，测量方法也比较方便。优点问题：测量析氢量时，如果漏气，测量的析氢量将偏高or偏低？

测量耗氧量时，如果漏气，测量的耗氧量将偏高or偏低？容量法第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosiontesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析力学性质损失及其评定LossofMechanicalPropertiesanditsAssessment1.腐蚀对材料力学性能的影响腐蚀可能使金属材料的力学性能变坏，这对于金属设备和结构是很重要的。测定试样在腐蚀前、后力学性质的变化。一般使用拉伸试验。拉伸试验用试样棒状试样腐蚀试验后切取拉伸试样延伸率损失百分率kf

强度损失百分率ks断面收缩率减小百分率I(氢脆系数)注明试验时间

t如果材料发生均匀腐蚀，而且抗拉强度b并未改变，则拉伸试验测量的b变化间接地反映试样横截面积S的减小量S。在腐蚀前，破坏载荷

P0=bS0

腐蚀后，破坏载荷

P=bS=b(S-S)在拉伸试验中认为S不变，即由此得当材料发生全面腐蚀的同时还有晶间腐蚀和选择性腐蚀，则晶间腐蚀与选择性腐蚀所占份额愈大，它们对虚构的b的作用愈大。在材料发生晶间腐蚀或选择性腐蚀(如层状黄铜脱锌)的情况，可以由抗拉强度的变化确定其腐蚀深度，和均匀腐蚀的作法相同。实验表明，即使材料发生均匀腐蚀，没有晶间腐蚀，抗拉强度亦会改变。造成拉伸强度变化的原因测量力学性能变化在黄铜脱锌试验中的应用

020406080100120120100806040200Muntz

黄铜海军黄铜红黄铜温度(C)腐蚀速度(mpy)右图中的腐蚀深度是根据拉伸强度的损失计算的。试验溶液2mol/LNaCl力学性能测量在晶间腐蚀试验中的应用

00.10.20.30.40.50.66050403020100晶间腐蚀深度(mm)拉伸强度(kg/mm2)Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢拉伸试验的注意事项

(1)全部试样应当沿金属板材的同一方向切取。对于轧态金属板材，或者是全取纵向，或者是全取横向，最好是全取横向。因为晶间腐蚀等选择性腐蚀对这种方向的试样更为敏感。

(2)全部试样应受到相同的加工条件和热处理条件，以保持相同的组织状态和表面状态。

(3)腐蚀引起的力学性能变化与试样的尺寸(特别是横截面积)有很大关系。为了在相同基础上进行比较，全部试样的尺寸一定要相同。在进行拉伸试验时，未经腐蚀和经受腐蚀的试样的抗拉强度都是相对于试样的原始横截面的，因此试样的宽度和厚度(或直径)应在腐蚀试验前仔细测量。

(4)腐蚀的不均匀性对力学性能测量有很大影响。孔蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀可以使延伸率强烈下降。如果腐蚀很均匀，延伸率的变化是不大的。同时，试样的表面缺陷(擦伤、鼓泡、铸造气孔等)对力学性能的测量也有显著影响，尤其是对延伸率的影响很大。因此，制作试样时要十分注意。

(5)腐蚀对力学性能的作用中可能包括时效的作用。为了区分腐蚀引起的变化和时效引起的变化，应当准备若干组次空白试样，在与腐蚀试验相同的温度条件下不受腐蚀地贮存相同的时间。

(6)由于力学性能的波动是不可避免的，为使测量结果具有广泛代表性，应当安排重复试验。腐蚀试样和空白试样的重复数应在3个以上。第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosiontesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析电阻法如果金属的腐蚀是均匀的，在试样具有简单形状时，可以由电阻变化计算出试样的尺寸变化，从而求出腐蚀速度。设腐蚀前试样的横截面积为S0，经过t小时的腐蚀，横截面积减小为St，试样的长度比横截面尺寸大得多，且不改变，则试样电阻与横截面积的关系为AssessmentwithChangeinElectricalResistance原理：金属试样的电阻与其几何尺寸有关系。在金属试样经受介质腐蚀，其部分被破坏以后，几何尺寸改变了，因而试样的电阻也就改变了。可见，测量试样腐蚀前后电阻的变化，就可以评定金属遭受腐蚀的程度。在一般情况，可以用电阻变化的百分数表示(注明腐蚀时间)丝状试样横截面为圆形，初始半径为r0(mm)，经t小时腐蚀，腐蚀深度为r(mm)，有由此得出矩形长条试样横截面为矩形，初始尺寸为ab(mm)，经t小时腐蚀，腐蚀深度为h(mm)，有

S0=abSt=(a-2h)(b-2h)由此得出温度补偿金属的电阻率随温度升高而增大，这对电阻法测量的影响很大。电阻率随温度变化的关系

T=0(1+T)式中0和T分别是0℃和T℃时的电阻率。对于软钢试样来说，温度系数约为0.0033；如果温度升高10℃，电阻率增大0的3.3%。在横截面积不改变的情况下，试样的电阻亦增大3.3%左右，这相当于在温度不变的情况下试样截面积减小了3.3%左右。解决方法1.

维持测量系统温度恒定。在实验室试验中可以这样做，但要使温度波动范围在0.05℃以内也是困难的。2.

温度补偿，即制作与被测试样材质和尺寸都相同的温度补偿试样，与被测试样暴露在同样的环境中。补偿试样R补表面涂覆耐蚀涂料，因而不受腐蚀，即R补与试验时间无关。被测试样R测和补偿试样R补始终处于同一环境，因而它们的温度是相同的，经受的温度变化亦相同，故R测/R补不受温度变化影响。这相当于多大的腐蚀深度？？电阻法R补R测GR1R2电阻法测量中用于温度补偿的桥式电路暴露在腐蚀介质中而不受温度变化的影响；R补不腐蚀，因而与时间无关。将计算腐蚀速度公式中的电阻值换为这样，用电桥平衡时的R2值代替试样的电阻值，就消除了温度对测量的影响。当检流计G指零，电桥达到平衡，有如下关系电阻法的优点和局限优点(1)和重量法一样，不受腐蚀介质的限制，气相、液相、电解质溶液、非电解质溶液，都可以使用。因此，电阻法可以用于研究金属的高温氧化电阻法作为反应器的石英管放在加热炉中，金属丝通过石英盖上的两个管子，并用高温粘接剂密封。试验气体通过上部管子进入反应器，由下部管子排出。试验可以关掉活塞在恒定体积下进行，也可以在缓慢气流流中进行。由于在高温下金属的电阻率与室温下的电阻率差别很大，所以进行一段时间的高温氧化试验后，应当将温度降低到室温再进行电阻测量。如果需要继续进行氧化试验，可以再升高温度，试验后仍需降低到室温测量试样的电阻。当然，如果已知被试金属材料的电阻率随温度变化的关系，也可以用试验温度下测量的电阻换算为室温下的电阻。试样：螺旋状金属丝电阻法研究金属的高温氧化的试验装置密封盖子石英管进、出气体的开关加热炉试样电桥耐火材料管试样电阻法电阻法的优点和局限优点(1)和重量法一样，不受腐蚀介质的限制，气相、液相、电解质溶液、非电解质溶液，都可以使用。因此，电阻法可以用于研究金属的高温氧化也可以用于测量管道、容器的壁厚因腐蚀而造成的变化电阻法VA

C1P1P2C2电阻法测量金属管壁厚的原理电阻法根据欧姆定律，P1、P2之间管子的电阻R=V/I。因为P1、P2之间金属管的电阻与壁厚成反比，而电流是恒定的，故P1、P2之间的电压V亦与金属管壁厚成反比变化。根据测量的电压V和标定曲线便可以求出金属管的壁厚。周期地测量壁厚，就可以大致估计设备的腐蚀情况。这种测量方法即使管内有水或其他液体时也是可用的，因为这些液体的电阻率比金属的电阻率高得多，因而通过液体的电流比通过金属管的电流小得多，对测量几乎无影响。在C1、C2两个接触点之间通入恒定的电流I，用电压表测量与C1、C2在同一直线上的两个接触点P1、P2之间的电压V，电阻法的优点和局限优点(1)和重量法一样，不受腐蚀介质的限制，气相、液相、电解质溶液、非电解质溶液，都可以使用。因此，电阻法可以用于研究金属的高温氧化也可以用于测量管道、容器的壁厚因腐蚀而造成的变化

(2)进行测量时不必象重量法那样要取出试样和清除腐蚀产物，因此可以连续进行测量和记录，用一个试样(最好是一组平行试样)就可以做出腐蚀—时间曲线。可以用于生产设备的腐蚀监测。

(3)

灵敏度较高，可以测量出几个微米的厚度变化。局限(1)电阻法对均匀腐蚀的测量是准确可靠的，因此也主要用于测量均匀腐蚀。在腐蚀不均匀时，电阻法求出的腐蚀速度往往比失重法所得的数据大。腐蚀不均匀程度愈大，二者的偏差愈大。(2)用于电阻法测量的试样，制备要求严格，加工比较困难。(3)所得腐蚀速度仍是两次测量之间的平均速度。(4)附着在试样上的腐蚀产物如果有较大的导电性(如硫化物)，就必然导致错误的测量结果。(5)补偿试样表面涂料要求耐蚀、电绝缘性好、导热(滞后小)。电阻法第三章腐蚀试验的评定方法AssessmentMethodsofCorrosiontesting1.宏观检查和微观检查2.重量法3.试样厚度和蚀孔深度测量4.容量法5.力学性质损失及其评定6.电阻法7.光学法8.溶液分析光学法OpticalMethod光学方法在腐蚀研究中的应用：1.观察金属表面经过腐蚀以后反射能力的变化，这对于用作反射器和某些建筑材料的金属是很重要的。2.分析腐蚀溶液的变化、腐蚀产物的组成。

红外光谱法

原子吸收光谱技术

穆斯堡尔(MÖssbauer)谱学法3.测量金属表面膜的厚度，表面膜的光学性质。光学方法测量金属表面氧化膜厚度，其主要基础是干涉现象。下面简单介绍几种测量膜厚的光学方法，而以偏振光分析法为重点。未受热端不可见淡黄红紫紫纯蓝灰蓝第一级红蓝蓝绿蓝第二级第三级受热端Fe3O4Fe2O3Fe镍和铁上氧化物膜的色序未受热端不可见黄红紫蓝第一级中断黄红蓝绿第二级受热端NiO第三级第四级第五级Ni测量膜厚de光学方法1.干涉色将擦亮的金属条(如镍、铁)一端加热，金属表面上就会生成一种楔形的氧化物膜，愈靠近热端，膜愈厚。在金属条的中间部分呈现出一组美丽的色带。如果试验进行得仔细，可以得到若干组这样的色带。这种色带是由光的干涉形成的。在各种金属上得到的色带的色序都近乎相同，这表明这种颜色不是氧化物本身的特性，而是决定于氧化膜的厚度。因此，根据干涉色可以估计金属上氧化物膜的厚度。测量膜厚de

光学方法2.用干涉仪测量膜厚蜡氧化物硅(1)涂蜡(3)溶解蜡蜡镀金属层氧化物硅(2)溶解氧化物(2)镀金属A.在金属试样的一半上产生膜而另一半保留金属表面(无膜)，从而制备出相当于膜厚的台阶(a)台阶制作B.用单色光垂直入射到试样表面，观察形成的干涉条纹。(b)光路图观察者半镀银棱镜光源试样表面参考平面的像参考平面C.根据在金属表面的台阶上干涉条纹间隔的偏移l，就可以计算出膜厚。在镀金属部分，膜厚(c)和硅氧化物有关的干涉条纹镀金属的未镀金属的氧化物膜氧化物棱硅基底l：台阶上干涉条纹偏移原理d膜金属界面1界面21ApAs入射光反射光椭圆偏振光可以分解为两个光矢量相互垂直的线偏振光：

P波分量：振动方向在入射面内，

S波分量：振动方向垂直于入射面。描述反射时偏振状态的变化的参量：相对振幅衰减，周相移动之差，其定义是：测量膜厚的光学方法：椭圆偏振光分析(椭圆术)偏振状态的变化与金属表面膜的厚度d和折射率n有关。因此，测量反射光与入射光偏振状态的变化就可以计算出表面膜的厚度，研究膜的性质。将一束椭圆偏振光投射到有表面膜的金属试样表面，反射光的偏振状态与入射光不一样。、与总反射系数R的关系为椭圆偏振光分析测量方法转动起偏器，在某个位置使反射光成为平面偏振光，然后调整检偏器使达到消光状态。此时由起偏器的方位角可得到值，由检偏器的方位角可得到值。测出和值，然后计算膜厚d和膜的折射率n。光源和瞄准透镜单色滤光镜起偏器补偿片(1/4波片)多色非偏振光单色光平面偏振光椭圆偏振光平面偏振光零度光光阑检偏器光电管光度计试样

椭圆偏振光分析仪(椭圆仪,ellipsometer)的光路图及主要部件参考电极恒电位仪椭圆仪铂对电极试样氟塑料试样架椭圆偏振光分析优点(1)灵敏度高，可以测量厚度为零点几个nm到几百nm的表面膜，测量精度比干涉法高一个数量级。非常适合测量金属表面氧化膜和钝化膜的厚度。(2)

测量是非破坏性的，可以直接在腐蚀过程中进行研究而不干扰腐蚀反应，不影响表面膜。(3)可以进行连续性观测，这样就能研究膜的成长规律。(4)测量过程简单快速。右图是Kruger研究金属钝化过程使用的电解池。试样、对电极和参比电极组成电化学电极系统，用恒电位仪测量和控制电化学参数(电位或电流)；同时用椭偏仪观察和测量试样表面膜的生长。(5)可以和其他测量技术一起使用。在金属钝化研究中的应用一、钝化膜的生长规律实验体系：单晶铁0.1mol/LNaNO2用椭圆偏振仪测量铁表面钝化膜厚度，用电化学方法测量金属试样的电位。测量结果表明，钝化膜生长服从对数规律，当膜厚从1.5nm改变到2.0nm时，铁试样的电位发生跳跃式正移。

10100100010000321