腐蚀率

腐蚀率（corrosion rate）单位时间内，单位面积上金属材料损失的重量，或单位时间内，金属材料损失的平均损失的浓度厚度。

腐蚀简介

腐蚀是造成损失最大的一种损耗类型。腐蚀的原因是金属材料与环境介质（运行介质、水、汽、空气、气、煤气和其他类似物）的化学和电化学反应。腐蚀的定义是：腐蚀是金属与其环境之间的化学和电化学反应而引起金属的破坏性侵袭现象。

腐蚀的重要影响主要在以下两个方面。经济影响：材料损失、不能运行；资源的保持：腐蚀持续地减少世界的金属资源供应。

在德国，每年要为治理腐蚀或腐蚀保护的投入50亿欧元。

腐蚀现象是多种多样的。可以概括地细分为以下四个主要的类别。

均匀腐蚀

均匀腐蚀是在整个表面以相同速率发生的腐蚀（均匀腐蚀的一个例子是铁的生锈）。如果定义了腐蚀率YL，根据腐蚀率可以将均匀腐蚀再细分为四类。

（1）y<0.01mm/a。很好的抗腐蚀能力，使用在核设施、计算机、特殊的轴杆等类似的地方。

（2）y<0.10mm/a。较好的抗腐蚀能力，使用在泵轴杆、弹簧、阀门底座。

（3）y=0.10~1.0mm/a。满足锅炉钢板、壳体、用以抵御腐蚀的保护层的支撑结构等的要求。

（4）y>1.0 mm/a。具有这样的腐蚀率的部件不适于实际应用的要求。

坑洞腐蚀

点状腐蚀（也简称为坑洞）是一种局部侵袭，即某些点处的腐蚀率远高于其他地方。造成坑洞的原因是金属潜在腐蚀的局部改变。点状腐蚀的程度使用点蚀因子表示。这个因子是平均穿透深度与腐蚀造成的最深坑洞深度的比例，平均穿透深度是通过样本的重量损失计算而得。

应力破裂腐蚀

破裂腐蚀是一个特定的腐蚀环境中在机械应力作用下的金属破裂过程，这个过程可能是立即发生的，也可能延续一段时间。应力可以是在冷加工、热处理或服务期中产生。应力破裂腐蚀在所有金属上都有可能发生，但是在实践中，应力破裂腐蚀一般仅限于在特定的化学化合物，或只发生在偶然的高应力之下。在很多情况下，应力破裂腐蚀是造成不能运行的原因。

晶间腐蚀

这是由于作为阳极的颗粒边角与作为阴极的晶体表面的紧密接触造成的，它是最先发生和表现的快速腐蚀的形式，这会造成强度的降低和金属的延伸。产生颗粒腐蚀的重要原因是不锈钢和合金不合格的回火。

其他类别的腐蚀及其影响在下图中作了一个概括。

腐蚀类型及其影响

腐蚀率简介

在实际应用中，腐蚀机理、腐蚀率及其原因分析的主要意义在于实现估计部件寿命期。在实践中，一个工程师对于识别基本的趋势远远比评估潜在的复杂过程重要。潜在的复杂过程要留给化学家去解决。基于这个背景，可以将不同的腐蚀过程分为三个基本的过程。这些过程都取决于腐蚀层的类型，可以粗略地分为保护性腐蚀层和非保护性腐蚀层。

腐蚀反应通常是直接与保护性腐蚀层的形成联系的。度量腐蚀的参数是：腐蚀引起的损失即腐蚀层厚度，用Y表示；腐蚀率，用y表示。

线性侵蚀率和质量损失可用y[g/（m·a）]表示；磨损率用y（mm/a）表示。两种腐蚀率存在如下关系：

腐蚀率

式中，ρ为材料密度。

下图一个工程材料的在不同条件下的腐蚀率列表，用来帮助选择材料和估计正在进行的腐蚀过程。一方面表现了材料选择的主导影响，另一方面也可以看出周围环境的影响。

部分工程材料腐蚀率

当估计寿命期时，必须考虑三个典型过程。

线性腐蚀的情形

线性腐蚀情形（下图）对所有非贵金属都会发生。过程典型特征是碎裂、疏松的腐蚀层。腐蚀和腐蚀率带来的损失形成如图2.30所示的情形。

线性腐蚀

腐蚀率

腐蚀率

式中，Y-腐蚀带来的损失；

y-腐蚀率；

t-反应时间；

k-常数。

抛物线形腐蚀情形

抛物线形腐蚀情形（下图）的特征是相对致密的腐蚀层。

抛物线

如果要发生进一步的腐蚀，氧气就需要透过腐蚀层扩散。腐蚀层的厚度改变与时间是反比关系。在快速的开始阶段后，反应速度急剧减慢。

腐蚀和腐蚀率引起的损失为：

腐蚀率

腐蚀率

式中，k’为另一常数，其余含义与上式相同。

对数型腐蚀情形

在裸露的金属表面上腐蚀率很高，如果氧化过程产生了金属表面上的保护层，就可以用来保护生产介质。这样就将腐蚀率降低到可接受的水平，如下图所示。

对数腐蚀场景

这样，腐蚀和腐蚀率引起的损失形成对数情形。在工业设施中，由于酸蚀和钝化，储液罐、容器、加热的表面和管道的保护层形成的过程得到加速。这个过程发生只需几天。他们之间的关系如以下方程所示：

腐蚀率

腐蚀率

式中，k''为常数。

腐蚀率的测定

腐蚀率是评定金属耐均匀腐蚀性能的重要指标。上一小节载有各类合金在众多的环境中的腐蚀率，由于环境的变化组合不可胜数，选材者还经常需要进行试验，来测定在特定环境中一些合金的腐蚀率。常用的测定腐蚀率的方法有失重法和线性极化法，也可用电阻法和塔菲尔线外推法等。重点介绍失重法。

失重法是经典的方法，简便易行，结果可靠。试验室试验用的试件尺寸约为50×25×2~3mm，工厂挂片试件尺寸较大。试件表面须先经砂纸打磨去锈，用丙酮等溶剂去油污，蒸馏水冲洗干净，50℃下干燥，存放备用。试前称重精确至0.1mg，测量面积。试件用塑料绳悬挂在试验瓶内。每次试验用2~3个试件，根据需要选定条件，设计装置，如静止，溶液搅动，试件旋转，通人气体等。高温溶液试验要装冷凝器，试验期间要保持固定液面，并经常更换新溶液。试验周期根据需要拟定，一般为48~200h。腐蚀率高时间可短些，反之则长些。也可每次试验几个周期，每周期48h，每周期都用新溶液。也可在一次较长期试验中，分别于24，48，96，240h取出试件，计算腐蚀率，以便了解腐蚀率的变化。

腐蚀率计算如下：

腐蚀率y=（试件试前重量-试件试后重量）/（试件表面积×时间）

一般y小于1mm/年的材料认为可用。