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    腐蚀试验介质

    腐蚀试验介质

    由于腐蚀试验的研究对象和目标不同,因此试验中会涉及多种环境介质,其中许多介质因素会对腐蚀过程和腐蚀试验结果产生影响,所以在腐蚀试验中要对介质因素进行控制。一般说来,影响腐蚀过程的介质因素主要有:

    ①介质的类型、主要成分、杂质成分、浓度及分布;

    ②溶液的pH

    ③介质的电导率;

    ④试验过程中形成的腐蚀产物的性质;

    ⑤含有的固体粒子的数址及尺度;

    ⑥介质的容常;

    生物因素等进行腐蚀试验前,通常应根据研究口的对研究体系进行认真分析,找出影响腐蚀过程的主要因素,并在试验过程中进行严格控制。在解决实际腐蚀问题时,应尽可能采用实际应用的介质,或在实验室内模拟配制试验介质有时为了简化试验,也可采用简单的纯溶液。为加速腐蚀试验过程,有时还会采用强化的加速腐蚀试验介质。

    应当用蒸馏水(或去离子水)和化学纯(或分析纯)的化学试剂精确地配制试验溶液,严格控制溶液成分。腐蚀试验中所用的介质容量取决于试样面积、腐蚀速度和试验周期等。原则是不能因为腐蚀过程的进行而使介质中的腐蚀性组分明显减少,腐蚀产物在介质中的积累也不能明显改变腐蚀规律。一般将介质容最与试样面积的比例控制在20200m1Jcm2。应当在试验前、试验过程中和试验结束时检查溶液的成分,以确定由于蒸发、稀释、催化分解或腐蚀反应可能引起的变化。为了控制由于水分蒸发所引起的变化,往往采用恒定水平装置、回流冷凝装置,有时也可以人工定时地添加蒸馏水。通过电导测m可以检查电解质存在的情况,而pH俄测甩除用于掌握酸度外,还可有效地检查C仇的存在状况。

    除了金属试样和腐蚀介质外,还有一些与金属及介质两相均有关的重要因素(如温度、

    金属与介质间的相对运动、充气和去气、试样的暴露程度以及试验持续时间等)会影响腐蚀试验及结果,应注意加以控制。

    (1)温度及温度控制一般说来,温度对腐蚀过程有如下影响:

    ①改变化学反应速度;

    ②改变气体(特别是氧在水溶液介质中的溶解度

    ③大气暴露试验时会改变金属表面的干湿状态;

    ④改变某些腐蚀产物的溶解度;

    ⑤改变溶液猫度;

    介质中存在温度差异会引起对流,这又影响到腐蚀介质的供应及腐蚀产物的转移。腐蚀试验往往以溶液介质的温度作为控制对象。这种基于金属表面与介质温度相同的试验,称为等温试验。通常可采用水()浴恒温器、空气恒温箱等控制试验温度,有时使用自动控温的浸泡加热器直接插人腐蚀介质也是可行的。有些试验是在试验溶液的沸点下进行的,为防止水分蒸发的影响,可使用带有回流冷凝器的装置。

    实际上,金属与腐蚀介质之间往往存在着传热过程,金属/介质的界面与介质本体间存在明显的温度梯度,据此而设计的试验称为传热试验。

    (2)金属与介质的相对运动

    金属与介质间的相对运动会影响液体中腐蚀组分向金属表面的供应以及腐蚀产物的冲洗和脱除,因此对于处于扩散控制或电阻控制的腐蚀过程有重要影响。此外,高流速下可能出现磨蚀和空泡腐蚀,使腐蚀类型发生改变。在腐蚀试验,为厂实现金属/介质间的相对运动,可根据试验目的设计金属相对于溶液转动,或溶液在金属表面流动,或两者都作相对运动。常用的试验装置有:流体管道系统、搅拌器、旋转圆盘、圆环、盘一环、环一环和旋转圆筒等。

    (3)充气中去气

    在大气中敞露进行腐蚀试验时通常空气会溶解到试验溶液中去,而空产(中的氧和二敏化碳等叮能对试验结果产生很大的WS响。氧是重要的去极化剂,对某些体系也可能成为钝化剂试验溶液中是否含溶解氧通常会影响腐蚀规律和腐蚀试验结果。C02气体对中性溶液的pH仇会产生影响。充气和去气是对试验溶液中的气体进行控制的最简单的方法。充气一般是指向溶液中供二叮以直接供以氧气。也可以供以空气或者供以氧气/情性气体的混合忱体。去气则是以情性气体(如氮气、m气等)鼓人溶液,驱除溶液中的氧,或者以抽真空与充惰性气体相结合,也有加热溶液驱氧或加入除氧剂除氧的。向溶液中通人气体时应注意:

    ①鼓人的气泡应尽可能的小而弥散,通气管端常用烧结陶瓷或烧结玻璃制成的多孔塞。

    ②通气流峨取决于溶液体积、试样面积和腐蚀速度,应根据要求书范制通气。

    ③在研究介质中氧含量的影响时,应采取改变和控制通人气体的成分(氧与情性气休的比例)的方法,而不是改变气休的总流最,以保持相对运动状态稳定。

    ④通人气体应经过纯化处理。

    ⑤气体通人溶液前,应预热到与试验介质相同的温度。

    当腐蚀试验的设计证明充气或去气是合理而必要的时候,就需要对溶液中的气体状态进行,而在化工系统的许多现场试验中往往是在系统的固有气氛下进行试验,一般并不要求充气和去气。j

    (4)试样暴肖程度在实验室腐蚀试验中金属试样可以全部、部分或间断地暴露于腐蚀介质中,以模拟实际应川,可能遇到的各种情况。相应地将上述儿种情况分别称作全浸、半浸和间橙试验。全浸试验通常可以比较严格地控制一些影响因素,如温度、流速和充气状态等。为了保证恒同的供氧状态,一般要求试样浸人深度不小于2cm,平浸试验对研究水线腐蚀有特殊价值。试验中应维持液面恒定,使水线有固定的位置,尤其要注意保持水线卜下金属的面积比恒定。间浸试验用以模拟材料表面干、湿交替的情况。试验按预定的循环变化程序,重复交替地将试样浸入和提出溶液。在每次交变中应保证浸人和提出时间不变,并应严格控制环境的溢度和lg度。

    (5)试验持续时间

    腐蚀试验持续的时间与材料的腐蚀速度有关。一般说来,金属腐蚀速度越高,试验时间应该越短;能形成保护膜或钝化膜的体系,试验时间则应较长。腐蚀过程中材料的腐蚀速度和介质的俊蚀性往往是随时间变化的。对于不同的腐蚀体系,其腐蚀速度和介质侵蚀性随时问的变化可能呈现不同的规律。在设计腐蚀试验和评定试验结果时,应了解材料腐蚀速度及介质的侵蚀性随时间变化的情况,即了解时间对腐蚀的影响规律。这有利于确定试验周期、分析腐蚀现象和评定试验结果。WachterTresede:提出了一套在实验室中评价时间对金属腐蚀和环境腐蚀性影响的方法,即分段试验法。图12为分段试验法的原理图。把若干相同的试样置于同一介质中进行腐蚀试验,在总试验时间(I+1)内试验条件保持恒定。试样在相应时间内的腐蚀量;新试样在经过试验时间:后的溶液中暴商单位时问的腐蚀。一月,,由计算得到,表示已在介质中暴露,时刻的试样在,t+I这个单位时间间隔内的腐蚀堆o单位时间间隔通常为I天,总试验周期tl+I)一般为儿天。

    根据AB的相互关系可知介质腐蚀性的变化;根据月:B的相互关系可知金属腐蚀速度的变化;根据试验测定的A,B的相互关系,可综合表达出该腐蚀试验中的介质腐蚀性和金属腐蚀速度随时间的变化规律,详见表Ito显然,试验持续时间太长,既无必要也不经济;但试验时间太短,腐蚀过程尚未达到稳态、试验结果也不充分有效。简单地把短期试验结果外推到长期,往往会导致错误。

    在实验中,一个周期的试验时间通常为24168h(I7),至少要进行两个周期的试验。对于具有‘扣等或较低腐蚀速度的体系,可由下式粗略地估计试验周期:试验周期(h)50腐蚀速度(mm/a)(I1)这种估算只能用来确定在一次试验之后是否还需要继续进行更长时间的试验。

    对于试验工厂和生产厂中的试验,时间最少为两周,最好是一个月以上。在自然环境中金属的腐蚀速度往往很低,有时需要好多年才能提供确定的结果。在海水、河水、大气和土壤等现场暴露试验过程中,须在不同的时间间隔后逐批取出试片,进行检查和评定。通常规定顺序取片的时间间隔每次要加倍,如取样时间可以是1,3,7,15,31(时间单位可为年、月、天或小时)

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