第1章概论及第2章常用腐蚀评定方法
材料耐腐蚀性能地评价与衡量方法
1.1材料耐腐蚀性能的评价方法工程材料在使用时，一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。
也就是说，材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀，从而导致工程结构的失效。
因此，如何评价在工况环境下，材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。
概括起来，工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类：重量法、表面观察法和电化学测试法。
1.1.1重量法重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本，同时也是最为有效可信的定量评价方法。
尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点，但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化，可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。
也正因为如此，它一直在腐蚀研究中广泛使用，是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。
重量法分为增重法和失重法两种，他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。
前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样，后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。
当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时，应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后，在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。
对于材料的腐蚀产物疏松、容易脱落且易于清除的情况，通常可以考虑采用失重法。
例如，通过盐雾试验评价不同镁合金的耐蚀性能时，就通常采用失重法, 图1。
而对于材料的腐蚀产物致密、附着力好且难于清除的情况，例如材料的高温腐蚀，通常可以考虑采用增重法图2。
为了使各次不同实验及不同种类材料的数据能够互相比较，必须采用电位面积上的重量变化为表示单位，及平均腐蚀速度，如g.m -2h -1。
根据金属材料的密度又可以把它换算成单位时间的平均腐蚀深度，如m/a 。
这两类的速度之间的换图1 失重法测试镁合金腐蚀速度Ni –30Cr –8Al –0.5Y 铸态合金、溅射涂层、渗铝涂层在（a ）1000℃高温氧化增重动力学曲线 (b) Na 2SO 4+25%wtNaCl 热腐蚀增重动力学曲线算公式为：ρAB 73.8=式中 A-按重量计算的腐蚀速度，g.m -2h -1；B-按深度计算的腐蚀速度，mm/a ； ρ-金属材料密度， g.cm -3。
第2章 金属腐蚀速
式中：v深为以腐蚀深度表示的腐蚀速度mm/a； v失为失重腐蚀速度，单位为g/m2h； ρ为金属的密度，单位为g/cm3； 8.76为单位换算系数。 根据金属年腐蚀深度不同，可将其耐蚀性 按十级标准（表1）和三级标准表（2）分类。
表1-2金属耐蚀性十级标准
耐蚀性分类
Ⅰ Ⅱ 完全耐蚀 很耐蚀
耐蚀性等级
以no、nZn分别表示氧和锌的物质的量（mol）。
那么，根据腐蚀产物ZnO的分子式，其
no/nZn=1/1。因此可排出下列比例式：
m0 m1 nZn AZn v失 St St
m2 m0 nO AO v增 St St
两式联立即得
v增 AZn v失 AO
当金属的腐蚀产物是MxOy时 ，其关系式为：
耐蚀
耐蚀性等级
1
腐蚀速度/(mm/a)
＜0.1
可用
不可用
2
3
0.1~1.0
＞1.0
2.3以电流密度表示腐蚀速度
电化学腐蚀中，阳极溶解导致金属腐蚀。 根据法拉第定律，每通过1法拉第（96500 C） 的电量，阳极溶解的金属的量为1/nmol。若电 流强度为I，通电时间为t，则通过的电量为It。 阳极所溶解的金属量m应为：
m0 m1 v失 St
式中：ν失为腐蚀速度（g/m2h）； m0为试样腐蚀前的质量（g）； m1为试样清除腐蚀产物后的质量； S为试样表面积（m2）； t为腐蚀时间（h）。 这种方法适用于均匀腐蚀，而且腐蚀产物 完全脱落或很容易从试样表面清除掉的情况。
当腐蚀后试样质量增加且腐蚀产物完全牢固
局部腐蚀速度及其耐蚀性的评定比较
复杂，一般不能用上述方法表示腐蚀速度。
地附着在试样表面时，可用增重法，用下列公式
第一章概述-第一节试验检测的目的和意义、第二节公路工程质量检验评定方法
3 工程质量等级评定方法
解：（1）分部工程
1）路基土石方工程：土方分项工程得分为93-2=91合格。 该路基土石方分部工程得分91分，所属分项工程全合格，则该分
部工程合格。 2）涵洞、通道工程：85分，所属分项工程全合格，则该分部工程合 格。 3）排水工程：82分，所属分项工程全部合格，则该分部工程合格。 4）路面工程：88分，所属分项工程全部合格，则该分部工程合格。
1 试验检测的目的和意义
对试验检测人员要求：
（1）从业人员应熟悉检测任务、内容、项目，合理 选择检测仪器，熟悉仪器的性能。使用精细、贵重、大 型检测仪器设备人员应经过培训，考核合格后，取得操 作证书方可上岗操作，并进行日常养护，进行一般或常 规仪器的检验与校正。
（2）检测人员应掌握与所检测项目的相关技术标准， 了解本领域国内外测试技术、检测仪器的现状及发展方 向，并具有学习与应用国内外最新技术进行检测的能力。
（4） 质量保证资料
施工单位应有完整的施工原始记录、实验数据、分项工 程自查数据等质量保证资料，并进行整理分析，负责提 交齐全、真实和系统的施工资料和图表。工程监理单位 负责提交齐全、真实和系统的监理资料。质量保证资料
2 公路工程质量检验评定方法
公路工程检测技术
（4） 质量保证资料 包括以下六个方面： 1）所用原材料、半成品和成品质量检验结果。 2）材料配比、拌合加工控制检验和试验数据。 3）地基处理、隐蔽工程施工记录和大隧道施工监控资料。 4)各项质量控制指标的试验记录和质量检验汇总图表。
3 工程质量等级评定方法
解：（2）单位工程
1）路基工程得分： 91 2 851 821 87.25 4
所属分部工程全部合格，则该单位工程合格。 注：路基土方工程属主要工程，其权值为2；涵洞、通道工程为一 般工程，其权值为1；排水工程为一般工程，其权值为1. 2）路面工程：88分，所属分部工程全部合格，则该单位工程合格。
腐蚀评价
单一的方法不会提供镁合金在 SBF 里全面的腐蚀信 PH检测法
电化学法 结 论 息。每种方法都有优势和不足，可根据试验条件选 择合适的组合方法，来研究可降解镁植入物的体外 试验。为可降解镁合金体内试验提供选材和适应性 基础。
The end！
OCP高 PDP测试可以提供腐蚀电位( Ecorr) ，腐蚀
电流密度( Jcorr) ， 阳极和阴极反应和动力学信息 腐蚀速率 ( C Ｒ， mm/a) 可根据 Jorr 来进行计算，见 式( 4)
概
述
失 重 法
析 氢 法
PH检测法
电化学法 结 论
概
述
失 重 法
析 氢 法
PH检测法
电化学法 结 论
差别可能很大。
概
述
五、电化学法
1 动电位极化 动电位极化( PDP) 是研究镁
失 重 法
析 氢 法 合金体外腐蚀最常用的电化学技术通常，为保证获得 稳定的腐蚀电位，PDP试验前应将被测试样浸泡在腐 PH检测法 蚀介质里一段时间进行开路电位( OCP) 测试 OCP稳 电化学法 结 论 定后，通过调节工作( Mg) 电极和反( 惰性) 电极之间 的电流，以一定的扫描速率( 如0．5mV/s) 在预设电 位范围内扫描初始电压选择比 OCP 低，终止电压比
概
述 根据 ASTMG31 ，浸泡试样的腐蚀速率 ( CR ，
失 重 法 mm/a)，也可用式( 2) 计算:
析 氢 法
PH检测法
电化学法 结 论
失重试验是研究镁体外腐蚀最简单的方法，为确保 结果的准确性，失重法需多次重复试验 可采用失重法
与电化学腐蚀试验同时进行。
概
述
三、 析氢测量法
失 重 法 镁及其合金在水溶液里的反应过程可由式( 3) 表示，
腐蚀与防护第一章概论优秀课件
失；产品污染，质量下降，设备效 率降低，能耗增加；钢材浪费等。
背景
• 据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大 约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀 损失约高于7000亿美元。世界各发达国家 每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其 国民生产总值3.5％～4.0％，超过每年各项 大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和 。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损 耗的金属约为1亿吨！所以研究金属腐蚀和 防护具有重要意义.
在外形、色泽以及机械性能等方 面都发生一定的变化
一、 腐蚀的危害
1. 造成巨大的经济损失 2. 造成金属资源和能源的浪费 3. 造成设备的破坏事故 4. 阻碍新技术的发展
经济损失包括直接损失和间接损失
◆ 直接损失：防护技术费用、腐蚀破坏后的
维修、更换费用、劳务费用。
◆ 间接损失：腐蚀破坏造成停工、停产；物料流
国外主要专业杂志
◆ Corrosion ◆ Material Performance
National Association of Corrosion Engineers NACE（美国腐蚀工程师协会） ◆ Corrosion Science ◆ British Corrosion Journal
这门课是初步了解腐蚀的基本概念以及掌握一些防 腐手段，以便于大家在以后的学习、工作、生活中对于 一些腐蚀现象能给予事先考虑、判断和合理的处置。
教学方法
从源头上避免腐蚀
典型的腐蚀现象
采取措减缓腐蚀 分析腐蚀问题
教学中各环节互相渗透、互相促进
参考书目
河工大金属腐蚀与防护重点总结
第一章腐蚀：金属材料与环境介质发生化学、电化学作用或物理溶解而引起的失效，称为腐蚀腐蚀分类：按照机理,化学腐蚀和电化学腐蚀；按照腐蚀坑的形态全面腐蚀和局部腐蚀金属失效形式：变形断裂磨损腐蚀评定方法：单位时间的尺寸变化速率，例如mm/a(每年毫米)；重量变化率。
对于局部腐蚀，采用数理统计的方法解决，例如均值方差、最大值等指标描述其腐蚀的速率及其不均匀性腐蚀的自发性：各种金属都有与周围介质发生作用而转变成离子的倾向,也就是说金属受腐蚀是自发趋势,因此腐蚀现象是普遍存在的。
即金属腐蚀是一个自发过程。
第二章金属化学腐蚀：是金属与介质发生纯化学作用（即化学反应）而引起金属材料失效表面膜：化学腐蚀产物生成于金属与介质之间的界面，如果产物是固体则为表面膜。
表面膜的结构：表面膜是化合物晶体，按照原子之间的结合方式，分为离子型化合物，半导体型化合物，间隙化合物表面膜形成条件：①在工作温度下，腐蚀产物不挥发、不分解的固体②腐蚀产物膜紧密的、完整③膜具有一定的力学性能，较低的内应力水平，与基体相近的热膨胀系数和较好的附着能力，较低的扩散系数等。
表面膜的生长规律：直线型，抛物线型，对数型氧化：钢铁在加热过程中，其中的Fe与氧化性介质相互作用，形成铁的氧化物脱碳：钢铁在加热过程中，介质与钢铁中的Fe3C发生作用转化为气体逸出钢中含碳量下降化学腐蚀：金属与介质之间发生纯化学反应而引起的腐蚀，在作用过程中没有电流电化学腐蚀：在导电介质当中，由于金属与介质之间发生电化学作用而引起的腐蚀，在腐蚀过程中伴有电流存在。
全面腐蚀：腐蚀作用均匀或非均匀地发生在整个金属表面；局部腐蚀：腐蚀作用仅局限在一定的区域，仅仅只有局部面积受到腐蚀，大多数表面腐蚀轻微，例如晶界腐蚀、选择性腐蚀、点蚀等。
氢蚀：高温高压下氢或含氢的气体与普通碳钢起强烈的作用使其力学性能大大降低甚至断裂钢铁气体腐蚀：①氧化：钢铁在加热过程中，其中的Fe与氧化性介质相互作用，形成铁的氧化物，称为氧化②脱碳：钢铁在加热过程中，介质与钢铁中的Fe3C发生作用转化为气体逸出，使钢中含碳量下降，称为脱碳③氢蚀：在高温高压下,氢或含氢的气体与普通的碳钢起强烈的作用，使其力学性能大大降低，甚至断裂，称为氢蚀。
第1章腐蚀概述 第4节腐蚀速度的表示方法
2017/9/3
材料防护与资源效益
2017/9/3
材料防护与资源效益
已知：Q = It，i = I/A，代入法拉第定律
得：
i = nF(m/AMt) =(nF/M)(m/At) =(nF/M) -
式中 i--电流密度，即单位表面上通过的电流强
度， A/cm2；
A--金属的表面积或腐蚀部位的面积，cm2。
由于对一种金属而言，n、F、M都是常数，
示腐蚀速度，即将一定时间内耗损的质量，通过质量、
体积（厚度面积）、密度之间的关系(- 365 24) 10/[(100)2 ] =(- 8.76)/
式中 t--以腐蚀耗损的厚度表示的腐蚀速度，mm/a； --金属的密度，g/cm3。
2017/9/3
材料防护与资源效益
2017/9/3
材料防护与资源效益
因为在电化学腐蚀过程中，被腐蚀的金属作
为阳极，发生氧化反应而不断被溶解，同时释放
出电子。
释放出的电子数量越多，亦即输出的电量越
多，意味着金属被溶解的量越多。
显然，金属电极上输出的电量与金属电极的
溶解量之间的定量关系符合法拉第定律
（Faraday’s law）：Q= nFm/M。
（2）对于局部腐蚀，以腐蚀耗损的厚度表 示腐蚀速度，是直接测量一定时间内局部腐蚀损 失的厚度，单位一般也是mm/a。
2017/9/3
材料防护与资源效益
3 用电流密度表示电化学腐蚀速度 对于电化学腐蚀，腐蚀速度除可用单位时间
内单位面积上被腐蚀的材料质量，或单位时间内 被腐蚀的厚度表示外，通常还用电流密度，即单 位面积上通过的电流强度来表示腐蚀速度。
材料防护与资源效益
第一章 腐蚀概述
腐蚀缺陷安全评估方法
腐蚀缺陷安全评估方法
腐蚀缺陷是指由于金属材料表面遭受腐蚀作用而产生的缺陷，这种缺陷可能会导致材料的机械性能下降甚至失效，对设备和结构的安全性产生重要影响。
为了评估腐蚀缺陷对安全性的影响，可以采用以下方法：
1. 非破坏性检测法（NDT）：通过无损检测技术，如超声波、涡流检测等，对结构或设备进行检测，以发现和评估腐蚀缺陷。
这些技术可以对材料内部进行检测，将腐蚀缺陷的尺寸、形态和位置进行评估。
2. 金属腐蚀速率测定：利用化学分析或电化学方法，测量腐蚀缺陷的生长速率和深度。
通过监测腐蚀缺陷的发展情况，可以评估其对结构或设备的安全性影响。
3. 材料力学性能测试：腐蚀缺陷会影响材料的强度、韧性等力学性能，因此可以通过拉伸、冲击等实验测试，评估腐蚀缺陷对材料力学性能的影响。
4. 腐蚀缺陷模拟：通过实验室测试或模拟分析，模拟腐蚀缺陷在特定条件下的发展过程。
通过模拟分析，可以预测腐蚀缺陷的生长速率、扩展路径和对结构安全性的影响。
5. 结构安全性评估：基于以上方法得到的腐蚀缺陷信息，使用结构力学和可靠性分析方法，评估腐蚀缺陷对结构或设备的安全性的影响。
这可以包括应力分析、疲劳寿命评估、可靠性分析等。
综上所述，通过以上评估方法，可以全面了解腐蚀缺陷对结构或设备的影响，以制定相应的维修措施和优化设计，确保设备和结构的安全性。
管道外腐蚀直接评价技术及应用(Tarim管道队李腾飞)课件
现场照片
现场照片
土壤腐蚀性调查
通过测量土壤电阻率评价土壤的腐蚀 性，对于已经发现的腐蚀活性点可测 试其附近土壤的腐蚀电流密度，或采 样分析土壤的腐蚀性。
现场照片
交直流干扰检测
对可能存在干扰影响的地区进行交、直 流干扰检测，查明干扰分布和变化规律， 调查干扰来源，评价干扰影响。
现场照片
现场照片
间接检测需要注意的问题
• 进行CIPS测试时（CIPS常与DCVG联合测试），要特 别注意要在所有影响到所测管段的阴保系统上安装电流 同步中断器，否则测试结果会有较大偏差。
• 在检测中往往要记录位置数据，目前有些测试利用仪器 集成的GPS定位功能采集位置数据，有些测试则采用手 持GPS采集位置数据，这些不同仪器采集的定位数据之 间可能会存在一定差异，因此，在比较不同测试仪器测 试结果时要特别注意它们之间的位置偏差，否则会给检 测结果的分析带来极大困难。
2008年，美国腐蚀工程师协会又重新修订了 0502-2002标准，由原来的推荐做法上升到了 标准做法 0502-2008最新版。
第二部分 检测与评价过程
ECDA过程
预评价 间接检测 直接检查 后评价
检测结果
预
收集分析现有的数据
评 价
划分ECDA管段
阶
选择检测工具
段 的
评估ECDA方法的可行性
管
运
采
道管 行地 管 自 地
用杂
原道 中面 段 然 貌 土 的 散
始施 发检 的 地 环 壤 外 电
物工 现测 重 理 境 类 防 流
理因 的方 要 位 特 别 腐
施
例如自然地理、地貌环境特点
沙漠 戈壁 高原
地貌环境 山地 水网 平原
第三章腐蚀试验的评定方法
2. 增重法 增重法在金属高温氧化中的的应用
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+。
如果金属Me高温氧化符合反应方程：
nMe
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)
W实测 W0 W1
W真正 W实测
Ws
Wm
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。
(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。
限
度和密度是更为重要的参数。失重法也不适用于应力腐蚀。
性
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。
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。
重量法
Gravimetric Methods 2. 增重法 (weight gain)
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。
第二章-1材料腐蚀程度的评定方法
2.1 主要内容
均匀腐蚀程度的评定方法
1.
2
局部腐蚀程度的评定方法
腐蚀的分类-腐蚀形态
• 1.全面腐蚀（或普遍性腐蚀）(General Corrosion) 腐蚀分布在整个金属的表面，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， 并且依据腐蚀速率可进行结构腐蚀控制设计和使用 寿命预测。
根据深度法表征的腐蚀速率大小，可以将材料 的耐蚀性分为不同的等级
其他方法：三级分类法
υd
0.1~1.0 mm/a
>1.0 mm/a
• 不可用（3级） • 可用（2级）
不管按几级分 类，仅具有相 对性和参考性， 科学地评价腐 蚀等级还必须 考虑具体应用 背景。
<0.1mm/a
•耐蚀（1级）
3.电流密度表征法
均匀腐蚀
1. 重量法
2. 深度法
3. 电流密度表征法
对于全面腐蚀情况下 的均匀腐蚀，通常采 用这三种方法来表征 腐蚀的平均速率
平均腐蚀速率 ：average corrosion rate
1. 重量法
• 重量法（确切讲应该为质量法）灵敏、有效、用 途广泛，是最基本的定量评定方法之一。 • 根据腐蚀前后的重量变化(增加或减少)来表示腐 蚀的平均速率。 • 增重法：若腐蚀产物全部牢固地附着于试样表面， 或虽有脱落但易于全部收集，则常用增重法来表 示。 • 失重法：如果腐蚀产物完全脱落或易于全部清除、 则往往采用失重法。
均匀腐蚀
不均匀腐蚀
腐蚀的分类-腐蚀形态
• 2.局部腐蚀(Localized Corrosion) 部分：坑，斑点，焊接区，缝隙区，金属与导电接 触区，表面下及晶间腐蚀等 成分：黄铜的脱锌破坏
核电站腐蚀检查评估
35页
3.1.1涂层缺陷类型及分析（续）
内角的流淌漆膜过后产生内部收缩引起开裂
醇酸树脂涂料老化后柔韧性不足开裂
使用说明：
1.校验设备可用性； 2.润湿剂浸润海绵； 3. 选择合适电压范围、灵敏度检测。
主要产品：
英国elcometer270湿海绵针孔检测仪
11页
3. 橡胶硬度计
用途：
用于橡胶的硬度测定，以判断橡胶硫 化程度和老化程度。
原理：
具有一定形状的钢制压针，在试验力 作用下垂直压入试样表面，当压足表 面与试样表面完全贴合时，压针尖端 面相对压足平面有一定的伸出长度L， 以L值的大小来表征邵氏硬度的大小,L 值越大，邵尔硬度越低，反之越高 。 DIN53505,ASTMD2240,JISR7215
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教学内容
第一章：腐蚀检查评估概述 第二章：腐蚀检查工器具 第三章：腐蚀检查及评价方法 第四章：核电站腐蚀检查工作 第五章：失效分析
4页
核电站腐蚀检查评估→→→
第一章：腐蚀检查评估概述
5页
1.1 腐蚀检查工作范围
➢ 检查范围
➢重点关注
所有设备外部防腐层 所有设备内部涂层、衬胶等防腐层 金属材料本身腐蚀状况 腐蚀控制系统
20页
8. 表面清洁度检测套装
用途：
用于测量处理后表面盐分含量，如果表面存 在盐分，防腐层在服役过程中由于巨大的渗 透压将会导致防腐层起泡或剥离。
使用说明：
1.萃取钢铁表面盐分； 2.测量溶液电导率，推算表面盐分含 量。
工程材料的腐蚀评价汇总重点
工程材料的腐蚀评价材料由于环境的作用而引起的破坏和变质被称为腐蚀。
从腐蚀的定义可以看出，腐蚀由材料和环境量的因素决定。
随着科学的发展，新材料不断的出现；随着人类活动范围的增大，材料会不断遇到新的工作环境。
新材料和新环境的相互作用决定着材料永远会出现新的腐蚀问题，腐蚀学科将会不断地发展。
材料的腐蚀给国民经济带来巨大的损失。
据统计，中国每年由于腐蚀所造成的损失大约占国民生产总值的5%，超过了所有自然灾害所造成损失的总和 [1]。
世界各国对腐蚀问题都给予了高度的重视，开展了大量地腐蚀与防护研究工作，在过去的20多年中，腐蚀与防护研究迅猛的发展。
这从每年出版的与腐蚀防护相关的学术论文数量上就可见一斑，这说明当前国内外的腐蚀与防护研究是日趋活跃的，腐蚀学科也是充满活力的。
1.1材料耐腐蚀性能的评价方法工程材料在使用时，一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。
也就是说，材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀，从而导致工程结构的失效。
因此，如何评价在工况环境下，材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。
概括起来，工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类：重量法、表面观察法和电化学测试法。
1.1.1重量法重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本，同时也是最为有效可信的定量评价方法。
尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点，但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化，可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。
也正因为如此，它一直在腐蚀研究中广泛使用，是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。
重量法分为增重法和失重法两种，他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。
前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样，后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。
当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时，应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后，在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。
腐蚀电位评价
腐蚀电位评价
腐蚀电位是指在特定条件下金属发生腐蚀所需的最低电位。
通过评价腐蚀电位可以了解到金属在特定介质中的腐蚀倾向性和腐蚀速率。
腐蚀电位评价一般可以通过以下方法进行：
1. 电化学极化曲线法：通过在特定条件下测量金属电位与电流之间的关系，绘制电化学极化曲线，从而确定腐蚀电位。
2. 动电位极化法：通过控制电位在一定范围内稳定地变化，测量对应的电流变化，确定腐蚀电位。
3. 电化学阻抗谱法：通过测量金属在交流电场中的响应，绘制阻抗谱，分析阻抗谱中的数据，获得腐蚀电位。
评价腐蚀电位对于材料的腐蚀研究和防腐蚀措施的制定非常重要。
通过确定腐蚀电位，可以选择合适的材料、涂层和防腐蚀方法，从而延缓金属的腐蚀速度，提高材料的使用寿命。
同时，腐蚀电位评价也有助于研究腐蚀机制，了解金属在不同介质中的腐蚀行为，为金属腐蚀的预测和控制提供依据。
腐蚀主要内容
绪论一、腐蚀定义与分类：1.定义：腐蚀是材料与周围的环境介质发生化学作用而被破坏的现象。
腐蚀是一个自发过程。
2.腐蚀分类：腐蚀按表面形貌分为全面腐蚀和局部腐蚀；全面腐蚀也称均匀腐蚀，金属暴露的全部或大部分表面上腐蚀均匀；局部腐蚀：金属表面上各部分的腐蚀速度存在明显的差异，特别是指一小部分表面区域的腐蚀速度和腐蚀深度远远大于整个表面上的平均指的腐蚀。
按腐蚀机理分为物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀等；局部腐蚀又有小孔腐蚀、应力腐蚀破裂、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等等。
物理腐蚀：材料单纯物理作用的破坏，一般是有溶解、渗透引起的，如熔融金属容器的溶解，高温熔盐、熔碱对容器的溶解渗透。
化学腐蚀：金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏。
腐蚀过程是纯氧化还原反应，腐蚀介质与金属表面的原子直接碰撞而形成腐蚀产物，反应中无电流产生，符合化学动力学规律。
电化学腐蚀：金属与电解质溶液发生作用而引起的破坏。
反应过程中有阳极失去电子和阴极获得电子以及电子的流动（电流），历程符合电化学动力学规律。
二、腐蚀的危害与控制腐蚀的意义：腐蚀危害极大，损失相当大，每年全世界因腐蚀报废的钢铁约占年产量的30%，各工业国家因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的1%~4%，甚至造成灾难性事故第一章金属电化学腐蚀的基本原理金属腐蚀有化学腐蚀与电化学腐蚀两种化学腐蚀是金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏；电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。
他们的相同点：都是金属与周围介质作用转变为金属化合物的过程，发生的都是氧化还原反应；不同点：化学腐蚀氧化剂与金属原子直接碰撞化合形成腐蚀产物，氧化还原反应在同一反应点瞬间同时完成，反应中无电流产生，遵循化学反应动力学规律；电化学腐蚀：金属与电解质溶液发生电化学作用而引起破坏，氧化、还原反应是相对独立的且在金属表面的不同区域进行，有阳极失去电子阴极夺得电子，有电流产生，服从电化学动力学规律。
金属材料腐蚀评价
金属材料腐蚀评价背景金属材料在实际应用中经常暴露在各种环境中，如湿气、化学物质、高温等。
这些环境可能导致金属材料发生腐蚀，降低其性能和寿命，对安全和经济性造成影响。
因此，对金属材料的腐蚀行为进行评价是十分重要的。
目标本文档的目标是介绍金属材料腐蚀评价的方法和步骤。
重点包括以下内容：1. 采样：选择代表性的金属材料样品，并根据需求进行取样。
采样：选择代表性的金属材料样品，并根据需求进行取样。
2. 实验准备：将金属材料样品进行表面处理，如去除污染物和氧化层。
实验准备：将金属材料样品进行表面处理，如去除污染物和氧化层。
3. 试验设备：选择适当的实验设备，如电化学测试仪器、加速腐蚀装置等。
试验设备：选择适当的实验设备，如电化学测试仪器、加速腐蚀装置等。
4. 实验方法：根据需要，选择合适的实验方法，如重量损失法、电化学极化法、电化学阻抗法等。
实验方法：根据需要，选择合适的实验方法，如重量损失法、电化学极化法、电化学阻抗法等。
5. 数据分析：对实验数据进行分析，如计算腐蚀速率、绘制腐蚀曲线等。
数据分析：对实验数据进行分析，如计算腐蚀速率、绘制腐蚀曲线等。
6. 结果与评价：根据实验数据和分析结果，评价金属材料的腐蚀程度和性能。
结果与评价：根据实验数据和分析结果，评价金属材料的腐蚀程度和性能。
方法金属材料腐蚀评价的方法可以根据需要选择，常用的方法包括：1. 重量损失法：在一定时间内测量金属材料样品的质量变化，计算腐蚀速率。
重量损失法：在一定时间内测量金属材料样品的质量变化，计算腐蚀速率。
2. 电化学极化法：通过施加电位来测量腐蚀电流和电位，得出腐蚀速率和电化学行为信息。
电化学极化法：通过施加电位来测量腐蚀电流和电位，得出腐蚀速率和电化学行为信息。
3. 电化学阻抗法：应用交流信号测量材料的阻抗谱，分析腐蚀界面的特征和电化学反应过程。
电化学阻抗法：应用交流信号测量材料的阻抗谱，分析腐蚀界面的特征和电化学反应过程。
4. 加速腐蚀实验：在实验室中模拟特定环境条件，如高温、高盐度等，加速腐蚀过程。
第1章腐蚀概述 第2节腐蚀的特点
12.11%
7,200
31.30%
5 印度
8,100
4.26%
5,200
64.20%
6 美国
6,900
3.63%
2,100
30.43%
7 乌克兰
6,500
3.42%
2,300
35.38%
8 加拿大
6,300
3.32%
2,300
36.51%
其他国家
30,200
15.89%
14,900
49.34%
世界
190,000
材料防护与资源效益
材料腐蚀是否自发发生的理论判据:
（1）对于等温等压条件下发生的反应，如果其吉 布斯自由变G0，则该反应是自发发生的，由于腐蚀 反应往往在等温等压条件下发生，而且通过计算其 G0，所以腐蚀反应是自发发生的。
（2）腐蚀反应大多是电化学反应，在等温等压条 件下，如果其电动势E0，则该反应自发发生。对于 等温等压条件下发生的腐蚀电化学反应，也通过计算 其E0，这也说明腐蚀反应是自发发生的。
空间上：各行各业都存在腐蚀，包括冶金、化 工、能源、矿山、交通、机械、航空航天、信息、 农业、食品、医药、海洋开发和基础设施等。
如经常听说的石油、化工、电力等行业中，其 设备、管道、开关等的跑、冒、漏、滴现象，许多 就是金属被腐蚀了而产生的后果。
再如在电力系统经常听说的“四管爆漏”、凝 汽器泄漏，许多就是金属被腐蚀产生的后果， 四管 指省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管。
100.00%
87,000
45.79%
材料防护与资源效益
中国是世界第一大铁矿石进口国。 钢铁防腐蚀对我国非常重要。
材料防护与资源效益
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试样
试样制备 平行试样 试样标记 试样暴露
重现性，可比性 重现性，准确性
1.2.3试验介质
主要影响因素：
(1)介质的类型、主要成分和杂质成分、浓度及分布 (2)pH值 (3)电导率 (4)腐蚀产物 (5)固体粒子数量和尺寸 (6)介质的容量 实际介质 (7)生物因素 模拟溶液 试验介质 加速溶液 纯溶液
2.3失厚测量与孔蚀深度测量
测量腐蚀前后的厚度损失后单位时间的腐蚀失厚（mm/a） 失 厚 测 量 无损检测：涡流法、超声波法、射线照相法、电阻法 计量工具和仪器:卡尺、卡钳、螺旋测微器、带标度 的双筒显微镜。
孔蚀密度 蚀孔直径 孔蚀深度 孔蚀表征
测量1dm2试样上10个最深的蚀孔深度的P平均、P
2.7 溶液分析与指示剂法
溶液分析:当腐蚀产物完全溶于介质时，通过定量分析可获得腐 蚀量～时间曲线。 极谱分析、离子选择电极和原子吸收光谱均被用于溶液分析。 指示剂法:利用某些试剂与特定金属离子或腐蚀产物的颜色反应 例：用铁羟指示剂确定阳极区和阴极区，检验镀层质量。
知识点：
常用腐蚀评定方法的种类 利用质量损失法计算平均腐蚀速度的方法 孔蚀的表征 电阻法评定腐蚀的原理及技术特点
课程介绍
学时
32 学时 课堂讲授16学时＋实验16学时
学分
2学分
考 核
平时考核（占总成绩50％） 笔试（占总成绩50％）
教材及参考书
教材： 李久青，杜翠薇，腐蚀试验方法及监测技术，中国石化出版社， 2007 参考书： 1.吴荫顺主编，金属腐蚀研究方法，冶金工业出版社，1993 2.金属腐蚀研究方法实验指导书，北京科技大学 3. 周伟舫主编，电化学测量，上海科学技术出版社，1985.4 4.史美伦编著，交流阻抗谱原理及应用 ，国防工业出版社， 2001.3 5.曹楚南，电化学阻抗谱导论，科学出版社，2004年5月第二次 印刷 5.中国腐蚀与防护学会主编，金属的局部腐蚀：点腐蚀·缝隙腐 蚀·晶间腐蚀·成分选择性腐蚀，化学工业出版社 1995
温度 金属/介质的相对运动
环 境 条 件
充气和去气 试样暴露程度（全浸、半浸、间浸） 实验室：1-7天，至少两周期 试验时间 工厂：最少两周 自然环境：较长时间 1.3.7.15.31（年/月/天）
间隔试验方法
A2 At＋1 试 样 A1 At
0
1
t
t＋1
分段试验法揭示腐蚀变化
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 介质腐蚀性 不变 不变 不变 减小 减小 减小 增大 增大 增大 金属腐蚀速度 不变 减小 增大 不变 减小 增大 不变 减小 增大 表现条件 A1＝B＝A2 A1＝B> A2 A1＝B< A2 A 1> B ＝ A 2 A1 > B > A2 A1 > B< A2 A1< B＝A2 A1 < B > A2 A1 < B < A2
习实践使学生掌握金属腐蚀研究的实验技能，提高运用有关知识去分析 实验现象和解释实际问题的能力。 金属腐蚀实验方法是培养学生理论联系实际，培养学生分析问题和解决 问题的能力的课程。 它是一门独立开设的课程，但在内容上又与金属腐蚀与防护密切配合， 相互依赖与补充，构成了未来材料腐蚀科学工作者的专业知识基础。
1.1.2腐蚀试验方法的分类
腐蚀试验目的和对象千差万别，通过分类可对方法的性质的
范围有一个大体的了解。
按试验场所和规模 按试验场所和规模
分为
实验室试验 现场试验
实物试验
1.1.2.1实验室试验 模拟试验、加速试验 (1)实验室试验
定义：实验室内、小型金属试样、人工配制（或取自实际环境）的介质、
1.1.1腐蚀试验方法的任务
检验材料的耐蚀性 确定特定环境的腐蚀性 评价材料的变质和破坏程度 确定防护对策
选材、防腐设计与施工、设备运行状况分析、时 效风险评价、寿命预测、失效分析、防护和检修 策略的确定、监测、新材料开发、科学研究
案 例
库尔勒站埋设1年的点蚀坑
X70钢
Q235钢
2.6 力学性能与腐蚀评定
全面腐蚀评价：腐蚀前后材料力学性能变化的相对百分率或剩余百分率。
Ks=
σb0 –σb1 σb0 σb1 σb0
×100％ (时间 t)
Ks——强度损失百分率 σb0——腐蚀前试样的抗拉强 度
K′s=
×100％
(时间 t)
σb1——腐蚀后试样的抗拉强 度
局部腐蚀评价： 孔蚀、缝隙腐蚀可参照全面腐蚀的评价标准 应力腐蚀：①测定剩余力学性能 ② 测定不同加载应力下的寿命，确定 σth 腐蚀疲劳：△σth 断裂力学：临界应力场强度因子 KISCC和△KICF 应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt 和腐蚀疲劳 裂纹扩展速率da/dN
利用质量损失法计算平均腐蚀速度
V= m0 m1 m2 A t
m0-m1-m2 A×t 试样的原始质量，g； 清除腐蚀产物后的样品质量，g； 空白试样的矫正质量损失，g； 试样暴露面积，m2； 试验周期，h；
复习题：
实验室腐蚀试验的优点和局限性 采用平行试样的必要性 根据试样暴露程度将腐蚀试验分类
课程教学内容与学时
1．概述及常用腐蚀评定方法（2学时） 2．电化学测试技术（4学时） 3．常规实验室腐蚀实验方法（2学时） 4．局部腐蚀实验方法（4学时） 5．加速腐蚀实验方法（2学时） 6．自然环境中腐蚀实验（1学时） 7．工业腐蚀监控、及腐蚀失效分析简介（1学时）
第1章 绪论
1.1 腐蚀试验方法的任务与分类 1.2 试验设计与试验条件控制
北京科技大学（USTB）
金属腐蚀试验方法
(课程编号：030304) 新材料技术研究院 腐蚀与防护中心
杜翠薇 2013年1ຫໍສະໝຸດ 月课程安排 联系方式：杜翠薇
62333931－514，dcw@ 课堂教学时间 16学时， 实验课时：16学时 试验时间及地点：按组分配，时间另订，地点试验测试楼223 汪崧老师：62333975－502；13621074302
课程教学基本要求
1．课程重点：
电化学测试技术 常规实验室腐蚀试验方法 局部腐蚀试验方法 2．课程难点： 本课程的难点是电化学测试技术，尤其是交流阻抗技术， 要求同学们掌握测量的原理。
3．能力培养要求： 金属腐蚀实验方法是一门实验课程，具有强的实用性。通过本课程的学
宏观检查 表观检查 微观检查
表观检查的champion标准样图
champion标准样图说明
2.2质量法（重量法）
腐蚀产物牢固附着； 腐蚀产物有恒定组成（间接性）； 质量增加法： 连续测量，可获得腐蚀-时间曲线
质量法
质量损失法： 试验后要全部清除腐蚀产物 （机械、化学、电化学法） 可计算平均腐蚀速度 以单位时间内、单位面积上、 由腐蚀引起的材料的质量变化 评价腐蚀
第2章 常用腐蚀评定方法
1.表观检查 2.重量法 3.失厚测量与孔蚀深度测量 4.气体容量法 5.电阻法 6.力学性能与腐蚀评定 7.溶液分析与指示剂法
2.1表观检查
定性评定方法，亦可给出一些定量数据。 是其他评定方法的补充 肉眼、低倍放大镜观察 形态、类型、程度和部位 金相显微镜、SEM、TEM、 EPMA、AES 显微组织结构和相成分、断 口分析
课程教学目的
通过讲授和验证类型实验，理论与实践相结合的方式使 同学们从实践中获得感性认识，加深并巩固金属腐蚀领 域中一些最基本的概述、基本理论、基本规律的理解； 通过试样制备——性能测试——数据处理为主线索的类 型实验，培养学生的思维能力和动手能力，掌握金属腐 蚀研究中一些最基本的操作技能。 最终目的是培养和提高对金属腐蚀问题的分析能力和解 决实际问题的能力，以及对其它自然科学问题的逻辑分 析能力。
环境受控。
优点： (1)仪器和控制设备精密 (2)可严格控制影响因素 (3)试样设计灵活 (4)试验周期短 (5)结果重现性好 局限性：试样、介质、环境、往往有差别。
模拟试验：模拟装置、介质、环境
实验室试验
加速试验：人为控制条件，加速试验 进程(1)侵蚀性(2)鉴别性 用于相对比较耐蚀性和产品质量控制
1.2．试验设计与试验条件控制
1.2.1腐蚀试验设计的基本考虑
确定目标
设计试验方法
控制试验条件
符合腐蚀机理的现代科学理论
试验参数测量
采用统计分析和经济分析方法
实验结果分析
决策
1.2.2试样
腐蚀介质
腐蚀环境
腐蚀试验设计和条件控制
材料（试样）
腐蚀
材料 （试样）
介质
环境
腐蚀和腐蚀试验条件控制
试验材料 试样的形状和尺寸
max
孔蚀系数=
P max
/ d
D－全面腐蚀计算的平均浸蚀深度
孔蚀深度测量方法：带探针的微米规 机械切削 显微镜观察截面 显微镜聚焦蚀孔边缘和孔底
2.4 气体容量法
原理：腐蚀速度与析氢或耗氢量之间存在确定的化学计量比。
特点：测量灵敏度高 无需清除腐蚀产物 可跟踪腐蚀过程，测定腐蚀量～时间关系
2.5 电阻法
腐蚀使试样横截面积 减小，导致电阻增 大（R=ρL/ S ） 测定均匀腐蚀导致的厚度 变化和腐蚀速度
材料内部组织结构破 坏，导致电阻增大
给出晶间腐蚀或氢腐蚀等 局部腐蚀信息
2.5 电阻法
测量技术：电桥法（注意温度补偿）
技术特点： 测量不受腐蚀介质限制（气/液、导电/不导电） 测量时不必取出试样和清除腐蚀产物，实时、原位测量
网络资源
科技基础性条件平台-国家材料环境腐蚀平台门户网站：
中国腐蚀与防护网
中国腐蚀与防护学会 共享文件：课件将会放入QQ群的共享文件中 QQ群：金属腐蚀实验方法 163276674 友情链接：北京科技大学