第4章 常规实验室腐蚀试验方法

传热面试验

试验原理 在锅炉与热交换器等装置的金属构件中及与其相邻 的溶液之间总是存在着温度梯度。 在金属/溶液界面与本体溶液之间的温度梯度会产 生溶液密度的差别，而在高温的金属侧所产生的气 泡会引起溶液对流。 当有气泡析出并吸附在金属壁上时，气泡及附面层 液膜使热金属表面与冷溶液本体隔开，致使金属表 面局部温度显著升高，产生所谓的热壁腐蚀。 气泡的机械作用还会冲击破坏金属表面或钝化膜。 对流作用会强化氧气极化腐蚀。
是一种模拟试验，也是一种加速试验 为水溶液提供加速腐蚀条件，因为在大部分暴露时间 中试样可以保持频繁更新的、几乎为氧所饱和的溶液 薄膜；而且在干湿交替过程中，水分蒸发，腐蚀组分 浓缩；腐蚀产物膜破裂使腐蚀速度升高。



试验装置：升降式、转鼓型间浸试验装置。 注意频率、环境温度、湿度 条件选择与所用装置工作原理有关。一般，溶液和空 气中的暴露时间比应视具体要求而定，一般为1：1－1： 10，一次循环总时间1－60min，有时可以达24h。
A 坩锅法 B 涂盐法 C 淋盐法 D 连续供盐凝聚法 E 盐膜热震法 F 电化学试验法 G 常压喷嘴试验 H 高压喷烧试验
5.3钒腐蚀试验

当使用含钒燃油时，燃烧生成的V2O5，在燃 气装置中常以熔融相存在。其为酸性氧化 物，它能破坏金属氧化膜，通过高价氧化 物 低价氧化物的自催化过程在金属/ 氧化膜界面处不断腐蚀。 如果环境中油碱金属或硫存在，则腐蚀更 为加速，因V2O5与Na2O、Na2SO4生成低熔点 共晶的复合氧化物。
冲刷样架结构图
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3.控温试验

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等温试验（溶液温度为控制对象） 传热面试验（温度梯度产生溶液密度的差别，高温金属侧 产生气泡引起对流） 温差腐蚀试验 高温高压釜试验 高压釜的基本要求是：密闭性好，不能渗漏液体和气 体；釜壁测量抗介质腐蚀；有足够强度，可承受长期高压 作用；为试验安全并满足多种实验要求，应附设必要装置， 如温度和压力的控制、测量装置和电化学测量接口等
5.燃气腐蚀试验

硫酸露点腐蚀试验 碱性硫酸盐熔融腐蚀试验 钒腐蚀试验
5.1硫酸露点腐蚀试验

燃料燃烧在锅炉低温部位产生的硫酸露点腐蚀，不仅是由 于在金属表面凝聚产生了硫酸，而且因凝聚产生的硫酸量 与金属表面积相比是很小的（即比液量小），作为腐蚀产 物的硫酸铁易沉积在金属表面； 燃烧产物和未燃尽的炭堆积在金属表面上也对腐蚀性有一 定的影响；
等温试验


试验原理 温度是腐蚀试验中的一个重要影响因素，往往还是 一个加速腐蚀的因素。为了操作简单，往往以溶液 温度为控制对象，此即所谓等温试验。 试验方法 常把密封的腐蚀试验容器置于恒温器中来实现温度 控制，恒温器的加热介质有电加热的水浴、砂浴、 油浴、蒸气或空气，也可采用外套玻璃管的电阻丝 直接加热腐蚀介质。
压力计法
电阻法

3.控温试验

5.燃气腐蚀试验
硫酸露点腐蚀试验 碱性硫酸盐熔融腐蚀试验 钒腐蚀试验
1.模拟浸泡试验
1.1全浸 1.2半浸 1.3间浸
1.1全浸试验
考虑下列因素的特殊影响作用： 溶液成分 (体积波动≤±1％，介质容量：试样表面 积控制在20－200ml/cm2) 温度（水浴、油浴） 充气状态(充气及去气） 溶液流速

试验装置： 对高压釜的基本要求是：


密闭性好，不能渗漏液体和气 体； 釜壁材料抗试验介质腐蚀； 有足够的强度，可承受长期高 压作用； 为试验安全并满足多种试验要 求，应附设一些必要的装置， 如温度和压力的控制、测量装 置及电化学测量接口等。

高压釜试验一般有静态试验和循环回路试验两种
优点
静态试验
缺点
装置简单、操作方便、腐蚀产物积累、 应用广泛 腐蚀过程消耗 氧或析氢都会 影响试验结果 循环回路试 可模拟选还液流状态， 装置复杂、操 且可控制腐蚀产物 验 作困难
可进行各种项目测量： pH、溶氧浓度、析氢量
4.氧化试验
为研究氧化动力学过程和氧化机理，评定 合金抗氧化性能或发展抗氧化新材料， 通常采用如下方法： 重量法 容量法 压力计法 电阻法

方法

合成灰涂敷试验 合成灰埋置试验 燃油装置试验
课程作业
1.
2. 3. 4. 5. 6.
微区电化学测试技术及其在局部腐蚀研 究中的应用 石化装备腐蚀监测技术进展 长输管线涂层完整性评定及试验方法 现代物理方法在腐蚀试验中的应用 电化学噪声在腐蚀研究中的应用进展 石油工业中的阴极保护监测与检测技术
2.动态浸泡试验

一般流动溶液试验 循环流动溶液试验 高速流动溶液试验 转动金属试样试验（安装试样分两种， 转动轴和溶液液面的相对位置也分两种， 即水平和垂直。角速度及圆盘的直径对 试验结果有显著的影响）
冲刷腐蚀实验装置
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冲刷样架结构设计
1—法兰；2—内径Φ 25有机玻璃管；3—参比电极安装管；4—工作电极安装管； 5—对电极安装管



此法反应室和压力计处于不同温度反应区温度应严格 恒定，必要时可将压力计置于恒温浴中，已避免温度 波动对准确测量压力的影响。 此外，还要求试样表面无挥发性玷污物，试验过程中 没有二次气体反应，试样中物溶解气体存在。

4.4电阻法



测量金属丝的电阻变化来测量 因氧化引起的金属横截面积减 小 要求：电阻增加完全来自横截 面积的减小；要求测量电阻在 高温氧化状态下不会由于热处 理而变化，以区别氧化对横截 面积的影响。此外还要求合金 的组分不会产生选择性氧化。 装置
4.2容量法




容量法是在恒定压力下测量因氧化而被消 耗掉的氧的体积。 装置 容量法的灵敏度优于重量法，尤其是在低 压下特别灵敏，甚至一点点氧化也会导致 压力显著变化。 对于生成挥发性的体系不宜使用
4.3压力计法

压力计法是在恒定体积下测量氧化过程中反应室内的 压力下降。
试验装置基本上由一个加热反应管、一个压力计和一 个供气系统组成 适用于单一组分气体氧化试验。
第4章 常规实验室腐蚀试验方法
材料科学与工程系
唐晓
第4章 常规实验室腐蚀试验方法

1.模拟浸泡试验

全浸、半浸、间浸 试验 一般流动溶液 循环流动溶液 高速流动溶液 转动金属试样 等温试验 传热面试验 温差腐蚀试验 高温高压釜试验
4.氧化试验
重量法 容量法

2.动态浸泡试验




还有从腐蚀产物构成及机理方面考虑，都不能简单地以硫 酸浸泡试验来表征硫酸露点腐蚀的作用规律和机理。 此法可视为硫酸露点腐蚀的加速试验方法
试验装置
5.2碱性硫酸盐熔融腐蚀试验

含盐海洋空气和燃料中硫反应，在金属表面形成 一层硫酸盐膜（主要是Na2SO4），往往造成燃气 轮机叶片或其他部件损坏的原因。
温差腐蚀试验



试验装置： 模拟温差电池腐蚀试验装置可减少 腐蚀产物积累，可采用流动溶液； 为防止形成氧化膜，可将溶液完全 除氧为了保证试验过程中没有从金 属试样向溶液的传热过程，试验装 置由两个独立的回路组成。 不同温度的两个电极室，溶液通过 烧结的玻璃膜实现电解接触，但两 室溶液间不互混。

试样表面状态 试样支架方法 试验周期 暴露后试样的清洗方法
1.2半浸

半浸腐蚀试验也称为水线腐蚀试验。 试验方法要求，与全浸基本相同 关键是保持水线部位保持在固定位置上
1.3间浸

间浸试验（间断浸泡试验）又称交替浸泡试验，意即 金属试样交替浸入液态腐蚀介质和暴露在空气中。
4.1重量法


设备：天平、控温加热炉、气体控制装置 根据体系不同，分为失重法和增重法 为获得试样重量随时间变化的动力学曲线，可 使用间断称重法或连续称重法 所谓连续称重是用专门设计的可连续称重或连 续指示重量变化的装置，在整个试验过程中连 续不断地记录试样重量随时间的变化。常用装 置有电子热天平、石英弹簧天平、钼丝弹簧天 平和真空钨丝扭力微天平等。