09第九章腐蚀实验方法PPT演示课件

1、第九章腐蚀试验方法,1,w,腐蚀试验方法的目的,材料筛选、材质检查,估算使用寿命和设计参数,分析事故原因、验证防腐蚀效果,研究腐蚀规律,9.1腐蚀试验方法的分类,一、实验室试验,二、现场试验,三、实物试验,从理论研究作为出发点，在实验室内将专门制备的小型金属试样在人工配制的介质或人为控制的环境中进行的试验。,将专门制备的金属试样在现场实际应用的环境介质中进行试验。,将待测的金属材料制成实物部件、设备或小型实验装置，在现场的应用条件下进行试验。,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,一、试验设计基本考虑腐蚀设计工作中应包括：材料及其制造加工方法的正确选择；对材料试验和腐蚀试验提出要求；对设备服役过程

2、中可能发生的腐蚀损耗或破坏进行分析，以选择适当的防护措施；从防腐蚀角度对结构的强度进行核算以及对结构和部件的形状及组合设计进行审查；还需考虑装置的维修以及预期寿命等。,一、试样1.试验材料选材时，应充分占有各种材料的资料、数据和在特定介质中的腐蚀特性，并充分利用行之有效的工作经验和工作程序。（1）对腐蚀环境条件的了解由于材料性能随使用的工况条件不同而有很大的变化，因此首先要了解导致腐蚀的环境因素，包括：1）化学因素介质的成分（包括杂质）、pH值、含氧量、可能发生的化学反应等；2）物理因素介质的温度、流速、受热及散热条件、受力类型及大小等。特别要注意高温、低温、高压、真空、冲击载荷、交变应力等环

3、境条件。,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,一、试样试验材料（2）选材的一般顺序1）初步选择依据失效经验，查阅权威性材料手册，若有疑问，向腐蚀及防护专家咨询；确定可能发生的腐蚀类型，进行初步选材；再考虑实际设备的复杂程序和在加工性方面的要求，如焊接性、成形性、铸造性、表面处理等，并在考虑成本后，选择几种可供选用的材料，以便进一步筛选。2）腐蚀试验若对工况没有成熟的经验，应进行腐蚀试验，获得必要的选材依据的可靠数据。这也是为进一步验证初选结果所必需的。腐蚀试验除了实验室试验外，对特别重要的设备有时还应补充在实际运转条件下的现场模拟试验，如现场设备的挂片试验或模拟小设备的试验等。,9.2腐蚀试验设

4、计与试验条件控制,2.试样制备在上述工作的基础上，综合考虑材料的耐蚀性能、力学性能、工艺性能及成本，即兼顾耐用性及经济性，从而正确选择材料及其制造加工工艺。根据不同要求确定试样的形状、尺寸。另外，试样的粗糙度、均一性和洁净程度也都是影响试验结果的重要因素，规范化的处理可以提高结果的重现性。常见的方法：机械切边去棱，喷砂、酸洗研磨、抛光等（除去表面氧化皮），去油、脱脂除污（清洗），干燥（恒重）。,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,3.平行试样数量无应力承重：3-12，一般3-5有应力承重：5-20，一般5-10,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,4.试样标记方法（1）钢印（2）电刻（3）化学刻蚀

5、（4）人工记录位置,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,5.试样的暴露方法（1）悬挂要求：支架结构不能妨碍试样与腐蚀介质之间的自由接触支架本身是惰性的试样之间、试样与容器以及支架之间电绝缘，也不形成缝隙满足试样暴露的特殊要求试样装取方便，牢固可靠,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,5.试样的暴露方法（2）部分封闭隔绝对密闭材料的要求：耐腐蚀不污染实验介质与试样之间不产生缝隙操作简单,9.2腐蚀试验设计与试验条件控制,一、浸泡试验把金属材料制成特定形状和尺寸的试片，在选定的介质中浸泡一定时间。取出后，通过称重、表观检查、测量蚀孔深度、考察力学性能或分析溶液成分等方法，评定金属材料的腐蚀行为。这种试

6、验又称挂片试验。根据试片与溶液的相对位置，分为全浸试验、半浸试验和间浸试验三种。,9.3腐蚀试验方法,一、浸泡试验1.全浸试验试片完全浸入溶液。此法操作简便，重现性好。在实验室试验时，可以严格控制各种影响因素（如充气状态、温度和流速等），可作模拟试验和加速试验。试验时悬挂于溶液中不同深度的孤立小试片的腐蚀效应与延伸于不同深度的长尺度试片的腐蚀效应是不同的，因为后者由于充气差异而形成宏观腐蚀电池效应。在自然水（海水或淡水）中的全浸试验是把试片安装在框架中,集装于吊笼内。浸入相同深度的水中。试片彼此之间绝缘，并与框架绝缘。试片主平面应平行于水流方向，互不遮蔽。,9.3腐蚀试验方法,一、浸泡试验2.

7、半浸试验又称水线腐蚀试验。试片的一部分浸入溶液，而且使试片的尺寸(尤其是液面上下的面积比)保持恒定，使气相和液相交界的“水线”长期保持在试片表面的固定位置上，在“水线”附近可以观察到严重局部腐蚀。自然水中的半浸试验往往把装有试片的框架固定在浮筒或浮筏上。,9.3腐蚀试验方法,一、浸泡试验3.间浸试验：使试片按照设定的循环程序，重复交替地暴露在溶液和气相中，又称交替浸泡试验。试验时需严格控制环境的温度和湿度，以保证试片表面的干湿变化频率。自然水中的间浸试验则是把安装有试片的框架固定在专用的间浸平台上或安装在桥桩、码头的固定部位。,9.3腐蚀试验方法,化学浸泡试验既可用于评定全面腐蚀行为，也可用于

8、评定局部腐蚀行为。如果是评定局部腐蚀，可用点腐蚀试样、缝隙腐蚀试样或恒变形加载的应力腐蚀试样进行浸泡试验。,二、盐雾试验这是一种用喷雾加速腐蚀的试验。在特制的盐雾箱中将饱和空气的盐水溶液连续或间断地以雾状喷出，盐雾沉降在试样上，形成极薄的液膜，由于不断有新的盐雾落到试样上而加速了试样的腐蚀过程。试样支承或悬挂的位置应使试样的主要表面与垂直面成1530角，或与雾流主方向平行。试样的位置还应使盐雾能自由沉降到所有试样上，并使在一个试样上凝聚的液滴不会再落到其他试样上。溶液一般含氯化钠0.520；常用的含氯化钠46,pH为6.57.2(35)，即所谓中性盐雾试验溶液。在这种溶液中加入冰醋酸0.10.

9、3，pH达到3.13.3，即成为醋酸盐雾试验溶液。如再加入CuCl2HO0.26g/L,即成为铜加速的醋酸盐雾试验溶液。盐雾试验主要用于产品质量检验和分类评级。,9.3腐蚀试验方法,三、大气暴露试验了解金属和非金属材料以及涂料和电镀层抗大气腐蚀性能的试验。主要试验设备是大气曝晒架试片平面朝南,在海岸暴露时往往面向海洋。试片与垂直面成3045角，大尺寸试片有时也垂直悬挂。一般通过称重、表面观察检查、力学性能分析等确定试验结果。,9.3腐蚀试验方法,四、电化学试验,9.3腐蚀试验方法,电位测量通过测量金属试样与参比电极组成的原电池的电动势确定金属的稳态自然腐蚀电位、极化电位以及各种临界电位。由此可

10、以了解金属腐蚀的状态及其变化,极化曲线测量测量技术可分为两类：恒电流法（即控制电流法）。测定金属的电极电位随电流变化的函数关系，也包括在恒定电流条件下测定金属的电极电位随时间变化的充电曲线法。恒电位法（即控制电位法）。测定流过金属的电流随金属电极电位变化的函数关系，也包括在恒定电位条件下测定电流随时间变化的试验。通过极化曲线测量可以确定金属腐蚀速度和研究腐蚀机理。,9.3腐蚀试验方法,四、电化学试验,线性极化技术20世纪50年代以来，发展出了著名的线性极化技术，它可以快速、简便而灵敏地测定金属的瞬时腐蚀速度。,9.4腐蚀监（检）测技术,腐蚀监检测与腐蚀控制是运行中设备防腐的两个重要组成部分，可

11、以分为两大类，一是在设备运行一定时期后检测有无裂纹，有无局部腐蚀穿孔的危险，剩余壁厚是多少，它主要是为了控制危险性和防止突发事故，获得的是腐蚀的结果，主要方法有超声波法、漏磁法等；二则是是跟踪金属表面在真实环境中的腐蚀行为，检测因介质作用使设备发生的腐蚀速度是多少，获得的是设备腐蚀过程的有关信息，以及生产操作参数（包括加工工艺、腐蚀防护措施）与设备运行状态之间相互联系的数据，并依此数据调整生产操作参数，其主要目的是控制腐蚀的发生与发展，使设备处于良性运行状态，主要方法有：挂片法、电阻探针法、电化学法、磁阻法等。为便于理解，我们把前者称作腐蚀的离线检测，简称检测，后者称作腐蚀的在线监测，简称监测

12、。,有效的腐蚀监测技术可作为判断腐蚀破坏程度、确定相应的防腐蚀措施和提供相应解决措施的工具还可以监测防腐蚀措施的有效性，提供生产工艺或管理方面的数据资料，构成自动控制系统的一部分，也可直接成为企业管理系统的一个组成部分。一般要求腐蚀监测技术应满足以下几项基本要求：必须耐用可靠，可长期进行测量，有适当的精度和测量重现性，以便能确切地判定腐蚀速度和状态；腐蚀监测应当是无损检测，要求在进行腐蚀监控时向着非破坏、在线和自动采集数据的方向发展；有足够的灵敏度和响应速度，测量迅速，以满足自动报警和自动控制的要求；操作维护简单，不要求对操作人员进行特殊培训。,9.4腐蚀监（检）测技术,在线腐蚀监测系统技术的

13、方法和原理在线腐蚀监测是监测因介质作用使设备发生的腐蚀速度是多少，获得的是设备腐蚀过程的有关信息，以及生产操作参数（包括加工工艺、腐蚀防护措施）与设备运行状态之间相互联系的数据，并依此数据调整生产操作参数，其主要目的是控制腐蚀的发生与发展，使设备处于良性运行。工业化常用的腐蚀监测主要方法有：挂片法、电阻探针法、电化学法、磁阻法和各种数学模拟法等，其中电阻探针法、电化学法、磁阻法和各种数学模拟法等技术已实现了在线监测技术。,9.4腐蚀监（检）测技术,1挂片法挂片法也叫挂片失重法，它的出现，标志着腐蚀监测规范化的开始，挂片监测是腐蚀监测最基本的方法之一，具有操作简单，数据可靠性高等特点，可作为设备

14、和管道选材的重要依据。它可以同时对几种材料进行试验，定量地测量出材料在工业介质环境中的腐蚀速度。它作为最原始的方法之一，其原理简单，被大多数现场人员接受。适用各种介质即电解质和非电解质，监测周期一般1个月以上，目前还不能实现在线监测。,9.4腐蚀监（检）测技术,2电阻探针法开始于五十年代，利用金属材料电阻与材料截面积得关系，应用电子技术使连续在线监测成为现实，该技术是瓜片法的技术延伸和发展，它适于各种介质，可以实现在线腐蚀监测。,9.4腐蚀监（检）测技术,3电化学法出现于七十年代初，是基于电化学学科基础上的一种技术，它利用材料腐蚀过程其表面的电化学特性与腐蚀瞬时的腐蚀速率的关系，可进行瞬时腐蚀

15、速度的测量，该方法包括弱极化法、线性极化法、交流阻抗法等技术，该技术反应灵敏，测量响应时间短，广泛适于电解质介质环境的金属腐蚀体系，可以实现在线腐蚀监测。,9.4腐蚀监（检）测技术,4磁阻法磁阻法即电感法。出现于九十年代，是通过检测电磁场强度的变化来测试金属试样腐蚀减薄，该技术是瓜片法的技术延伸和发展，其特点是测试敏感度高，适用于各种介质，寿命较短，可以实现在线腐蚀监测。,9.4腐蚀监（检）测技术,5超声波法超声波法是利用超声波技术定期测量被测设备的厚度，来计算材料的腐蚀速率，其技术的发展目前还受到测量精度的限制，在实现在线监测方面还收到一定的技术水平的限制。超声波测厚法是利用压电换能器产生的

16、高频声现。这种噪声产生于电化学系统的本身，而不波穿过材料，测量回声返回探头的时间或记录产生共是来源于控制仪器的噪音或是其它的外来干扰。超声波测厚法测量过程中无须对被测电极施加可能改变腐蚀电极可以对运转中的设备反复进行测量，但是难以获得足腐蚀过程的外界扰动；该技术无须预先建立被测体系够的灵敏度来跟踪记录腐蚀速度的变化。的电极过程模型。,9.4腐蚀监（检）测技术,6化学分析监测法化学分析监测法是利用工业分析技术，测定腐蚀产生的金属离子浓度，了解腐蚀程度的一种方法，该技术目前还收到在线分析技术水平的限制，工业化在线按腐蚀监测有待于日后的完善。,9.4腐蚀监（检）测技术,7数学模拟法数学模拟法是利用各

17、种介质及其环境对材料的腐蚀特性，建立一定的腐蚀监测数学模型，利用检测到的介质环境因素，推算出材料的腐蚀速度。特定的数学模型适用于特定的腐蚀环境，该技术与实际腐蚀环境环境、腐蚀状况下的腐蚀有一定的差距，可以实现在线腐蚀监测，但其测量数据的可靠性、准确性受到人们的怀疑。,9.4腐蚀监（检）测技术,8成像技术如X射线照相术和红外成像术等是利用各种物理成像技术观察材料表面或内部的变化情况，从而判断腐蚀的发生和发展，该技术直观、可靠，但在线监测难度较大，工业化普及受到一定的限制。,9.4腐蚀监（检）测技术,一、表观检查1.宏观检查仪器：肉眼、低倍放大镜确定内容：状态、类型、类型、部位、时间重点观察和记录

18、：（1）材料表面的颜色与状态（2）材料表面的附着物（3）腐蚀介质的变化（4）判别腐蚀类别（5）观察重点部位,9.5常用腐蚀评定方法,一、表观检查2.显微检查仪器：金相显微镜、扫描电镜重点观察和记录：（1）判别腐蚀类型材料（2）确定腐蚀程度（3）确定腐蚀与相的关系（4）调查事故起因（5）提供腐蚀发生和发展情况,9.5常用腐蚀评定方法,二、重量法根据质量变化表示金属腐蚀速度的方法应用极为广泛。它是通过实验的方法测出试件在单位表面积、单位时间腐蚀而引起的质量变化。1.增重法适用：腐蚀产物牢固地附着在试样上，又几乎不溶解于水，也不为外部物质所沾污。（全面腐蚀、晶间腐蚀）缺点：数据间接获得。,9.5常用腐蚀评定方法,二、重量法2.失重法失重法就是根据腐蚀后试样质量的减小量，用下式计算腐蚀速度：式中v增为腐蚀速度(gm2h)，,9.5常用腐蚀评定方法,二、重量法3.腐蚀产物去除方法（1）机械法自来水冲洗、橡皮毛刷擦洗、木制塑料刮刀刮擦（2）化学法加入化学溶液及缓蚀剂（3）电解法选择适宜的阳极和电解质，以试样为阴极。外加直流电源。电解时产生氢气。,9.5常用腐蚀评定方法,三、失厚测量以及孔蚀深度测量1.失厚测量直接测量、涡流、超声波、射线、阴极还原法2.孔蚀深度测量微米探测规、显微镜观察、,9.5常用腐蚀评定方法,四、气体容量法气体容量法：通过测量待测气体(或者