第二章 腐蝕的基本原理

Vol.2.4 金屬材料的耐蝕性等級

金屬的耐蝕性亦稱化學穩定性，指金屬抵抗腐蝕介質作用的能力，對受均勻腐蝕的金屬，常用重量指標和深度指標來表示腐蝕速度。

沒有在任何腐蝕環境中均具耐蝕性的材料，耐蝕性也是相對的，有條件的（介質、濃度、溫度、雜質、壓力、流速等）。

耐蝕性標準是人為規定的，根據材料抵抗介質腐蝕破壞的能力將材料的耐全面腐蝕性分成若干個級別，如目前將不銹鋼的耐蝕性劃分為10級、鈦及鈦合金分為3級、碳鋼及低合金鋼劃分為4級，見表2-2。NACE對金屬對腐蝕程度的見表2-3。

介質的腐蝕性分級，根據腐蝕性介質對材料破壞的程度，即外觀變化、質量變化、強度損失和腐蝕速度等因素，綜合評定腐蝕性等級，并劃分為：強腐蝕、中等腐蝕、弱腐蝕、無腐蝕4個等級。

腐蝕速度是單位時間、單位面積上的腐蝕量。在均勻腐蝕的情況下，腐蝕速度可以用質量法，深度法，電流密度法來表征。

1 質量法

樣品在腐蝕前后的質量變化來表示腐蝕程度。

① 失重法：

當腐蝕產物能很好地去除而不損傷主體金屬時采用。

 V-=(m0-m1)/St  （2-27）

式中 V--金屬失重腐蝕速度，g·m-2·h-1；

m0-腐蝕前樣品金屬的質量，g；

m1-樣品腐蝕后金屬的質量，g；

S-樣品暴露在腐蝕介質中的表面積，m2；

t-樣品的腐蝕時間，h。

② 增重法：

當腐蝕產物全部覆蓋在金屬上且不易除去時采用。

V+=(m2-m0)/St   （2-28）

式中 V+-金屬增重腐蝕速度，g·m-2·h-1；

m2-腐蝕后帶有腐蝕產物的試樣質量，g；

其他同式（2-27）。

2 深度法

以腐蝕后金屬厚度的減少來表示腐蝕的程度，是把金屬因腐蝕減少的厚度量以線量單位表示，并換算為單位時間的數值。在比較密度不同的金屬材料的耐蝕性時，該指標比較方便。當全面腐蝕時，腐蝕深度可通過樣品腐蝕前后的質量變化，經換算得到：

 V=8.76V-/ρ  （2-29）

式中 V-腐蝕深度，mm·a-1；

V--金屬失重腐蝕速度，g·m-2·h-1；

ρ-金屬密度，103kg·m-3；

8.76-每年小時數，103h；

 腐蝕速率除上述表示方法外，還有μm·a-1、mdd（mg·dm2·day）、ipy（in·a-1）、密爾（mpy，mil·a-1），其單位換算關系見表2-4。

3 腐蝕電流法

電化學腐蝕過程嚴格遵守電量守恒定律：即陽極失去的電荷數與陰極得到的電荷數相等。金屬溶解的數量與電量的關系遵循法拉第定律，即電極上發生1mol電極反應的物質所需要的電量為96484.6 C。因為電化學腐蝕都是發生在陽極上的，所以，可以用腐蝕過程中的陽極電流密度來計算金屬的腐蝕速率。

電流密度指通過單位面積上的電流強度，電流越大，腐蝕速度越快。

V-=3600Aia/nF  （2-30）

式中 V--金屬失重腐蝕速度，g·m-2·h-1

ia -陽極電流密度，A·m-2；

A-金屬的摩爾質量，g·mol-1；

n-電極反應中轉移的電子數，等于金屬化合價的變化數；

F—法拉第常數，96484.6C。

對于單一金屬的腐蝕速度計算，式中面積S通常包括所有微陽極和微陰極的總面積，電流密度ia即為金屬的自腐蝕電流密度。由腐蝕電流密度來表示金屬的腐蝕速度可以較方便的找出決定腐蝕速度的因素。

除以上腐蝕速率的表示法外，有時還采用容量法、腐蝕前后材料力學性能變化率、電阻變化率等指標來表示腐蝕速度或腐蝕程度。