腐蚀试验方法与监控新技术

第十二篇腐蚀试验方法与监控新技术第一章腐蚀试验方法概论第一节腐蚀试验方法的任务与分类一、腐蚀试验方法的任务腐蚀试验方法被用于检验材料的耐蚀性（腐蚀稳定性）、 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 材料在环境介质的化学或电化学作用下的变质和破坏的程度、确定腐蚀防护对策以及获取特定环境腐蚀性的信息。腐蚀试验方法的任务可以细化为如下几个方面：①对确定的金属/介质体系，估计金属的使用寿命。②确定由于金属腐蚀对介质造成污染的可能性或污染程度。③进行失效分析，追查发生腐蚀事故的原因，寻求解决问题的办法。④选择有效的防腐措施，并估计其效果。⑤选择适合在特定腐蚀环境中使用的材料。⑥研制发展新型耐蚀材料。⑦用作生产工艺管理、产品质量控制的检验性试验。⑧对工厂设备的腐蚀状态进行监测。⑨研究腐蚀机理与腐蚀规律。二、腐蚀试验方法的分类（1） 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 试验在实验室内有目的地将专门制备的小型金属试样在人工配制的（或取自实际环境的）介质、受控制的环境中进行腐蚀试验，称为实验室试验。实验室试验一般又可分为模拟试验和加速试验两类。模拟试验是在实验室的小型模拟装置中，尽可能精确地模拟实际介质、环境，或在专门规定的介质条件下进行的试验。加速试验是通过人为控制试验条件而加速试验进程的试验方法。加速试验应具备足够的“侵蚀性”和良好的“鉴别性”。加速试验方法一般只用于相对比较材料的耐蚀性或控制产品质量的目的。实验室试验的突出优点是：①可以充分利用精密的测试仪器及控制设备；②可以自由选择试样的大小和形状；③可以严格地控制有关的影响因素；④可以灵活地规定试验时间，一般试验周期较短；⑤试验结果的重现性较好。实验室试验有其固有的局限性，主要是金属试样和介质、环境往往与实际情况有差别。因此，对于一些重要的试验结果和结论，往往需要在实验室试验的基础上进一步通过现场试验或实物试验来验证。（2）现场试验把专门制备的金属试片置于现场的实际环境中进行腐蚀试验，称为现场试验。其特点是腐蚀介质和试验条件与实际使用情况相同，试验结果比较可靠，试验本身也比较简单。但是现场试验中环境因素变化波动较大，因此试验结果比较分散，重现性也较差。现场试验的试验周期通常比较长，试片较易失落，试验中生成的腐蚀产物还可能污染工业产品。此外，现场试验用的金属试片在面积、状态等方面与实物之间仍存在很大差异。因此，如果现场试验结果不能给出肯定结论，就须进一步进行实物试验。（3）实物试验实物试验是将试验金属材料制成实物部件、设备或小型试验装置，在现场的实际应用条件下进行的试验。实物试验比较如实地反映了金属材料及介质环境的实际状态，结果更为可靠。它一般是在材料的研制和 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 基本完成之后用于考核长期使用效果的，为定型纳标所必需的试验。但这类试验往往费用很大、试验周期冗长，且只能做定性评定考核。第二节试验设计与试验条件控制一、腐蚀试验设计的基本考虑金属腐蚀研究大致由五个部分组成：即研究目标的确定、试验方法的设计、试验条件的控制、试验参数的测量及试验结果的解析。明确试验的目标和对象是重要的，由此决定了试验的用途和需要获取什么信息。对于工厂而言，目标和对象经常集中于经济和安全问题上，希望部件运行可靠、设备停车时间少、运行费用低、工厂安全。因此腐蚀试验往往是针对部件运行状况分析、失效风险评价和防护、检修策略的确定而进行的。除了经济和安全问题，腐蚀试验的目标可能还涉及法律和法规、健康及环境问题。设计或选用腐蚀试验方法必须符合腐蚀机理的现代科学理论，按照不同的腐蚀机理和腐蚀类型确定具体腐蚀试验方法和仪器装置。腐蚀试验设计应能反映数据分析的统计学基础，这是达到试验目标的必要步骤。但是试验设计比单纯应用统计方法更复杂，因为设计应有效地提供所需的信息。因此设计应同时采用统计分析和经济分析方法。幸而大多数腐蚀试验的统计设计既经济又有效。材料的腐蚀行为受到材料、介质和环境条件等多种因素的影响，有时这些因素间还存在着交互或协同作用。为此应力求找出其中的关键影响因素，并严格控制有关因素，以保证试验结果的可靠性和重现性。任何试验方法中都有理论问题，应当正确地理解所用试验方法的原理、实验技术和限制条件，以便正确地测量试验参数。试验结果的解析可以采用极限简化法或解析法，配合适当的作图的方式来计算某些参数；还可以利用计算机进行模拟解析，或利用计算机进行最优化曲线拟合来求解某些参数。二、试样（1）试验材料必须尽可能详尽地掌握关于试样来源的各种原始资料，其中包括试验材料的牌号、生产批号、名义化学成分，尤其是取样部位的实际化学成分。还应当了解材料的工艺特征和金属学性质及热经历等。（2）试样的形状和尺寸腐蚀试验所用的试样的形状和尺寸与试验目的、试验方法、材料的性质和数量、介质的腐蚀性等多种因素有关。一般希望试样形状简单，但有时根据实际情况的需要也须把试样制成较为复杂的形状。在实验室试验中往往采用小试样，小试样特别适用于短期试验或腐蚀速率很低的情况。作为一般原则应尽可能增大试样的暴露面积与其质量之比以及暴露面积与边棱面积之比。研究孔蚀时因包含几率因素，也要用较大的试样。（3）试样制备试样表面的粗糙度和均一性以及洁净程度等是影响腐蚀试验结果的重要因素。规范化的表面处理技术可提高腐蚀试验结果的可比性和重现性。从原始金属材料切取的试样，须经机械切削除去表层和边棱。往往还需要除去试样表层的氧化物、污垢和材料缺陷，常用的方法有机械加工、喷砂、酸洗、磨料或砂纸研磨及抛光等。经如此表面处理后，还须对试样去油脱脂除污并彻底清洗，然后用空气或冷风干燥后置于干燥器中备用。（4）平行试样的数量为控制试验结果的偶然误差，提高测量结果的准确性和重现性，一般要求每次试验采用一定数量的平行试样。平行试样数量越多，结果的准确性就越高。对不加载应力的试验，平行试样的数目为3~12个，一般为3~5个；对加载应力的平行试样要求为5~20个，一般为5~10个。（5）试样标记为准确识别和区分试样，应仔细对试样加上标记。在试样上直接加标记的方法有：用钢字头打印字母或数字，电刻，化学蚀刻，或以一定规律在试样上打孔或刻锉缺口。间接加标记的方法是在试样的支架或夹具上加标记。（6）试样的暴露技术试样暴露技术与试验目的、设备装置及试样的形状尺寸等因素有关。一般要求：①支架（包括悬挂物）应不妨碍试样与腐蚀介质的自由接触；②支架或悬挂物是惰性的；③保证试样相互之间、试样与容器及支架之间的电绝缘，并避免形成缝隙；④试样装取方便、牢固可靠；⑤在同一容器中避免不同金属试样间的相互干扰；⑥为保证试样有恒定的暴露面积，常用耐腐蚀、无污染的材料将非工作面封闭。三、试验介质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值；③介质的电导率；④腐蚀产物；⑤含有的固体粒子数量及尺度；⑥介质的容量；⑦生物因素等。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这种介质。有时为了简化试验，也可采用简单的纯溶液，或选用强化的加速腐蚀试验介质。应当用蒸馏水和化学纯（或分析纯）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。一般将介质容量与试样面积的比例控制在20-200ml/cm2。应当在试验前、试验过程中和试验结束时分析检查溶液的成分，以确定由于蒸发、稀释、催化分解或腐蚀反应所可能引起的变化。为了控制由于水分蒸发引起的变化，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。通过电导测量可以检查电解质存在的情况，而pH值测量除了用于掌握酸度外，还可有效地检查CO2的存在状况。四、环境条件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、金属与介质的相对运动、系统的几何关系、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。（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）的溶解度；③改变大气暴露时金属表面的干湿状态；④改变某些腐蚀产物的溶解度；⑤改变溶液粘度；⑥介质中存在温度差异会引起对流，这又影响到腐蚀剂的供应及腐蚀产物转移。腐蚀试验往往以溶液温度作为控制对象。这种基于金属表面与溶液温度相同的试验，称为等温试验。通常可采用水（油）浴恒温器、空气恒温箱进行等温试验。有时使用自动控温的浸泡加热器直接插入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，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，由于提高了冲击能力和磨蚀能力也可能使腐蚀类型发生改变。在腐蚀试验中，根据研究目的，可以设计成金属相对于溶液转动，或溶液在金属表面流过，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-环、环-环和旋转圆筒等。（3）充气与去气当腐蚀试验设计证明有必要充气或去气时，就必须对溶液中的气体进行控制。充气一般是指向溶液中供氧，可以直接向溶液中充氧或空气，也可以充氧与惰性气体的混合气体。去气则是以惰性气体鼓入溶液，驱除溶液中的氧，或是抽真空与充惰性气体相结合，也有加热溶液去氧或加入除氧剂去氧的。（4）试样暴露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，以模拟实际应用中可能遇到的各种情况。相应地将上述几种情况分别称作全浸、半浸和间浸试验。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。为了保持恒同的供氧状态，一般要求试样浸入深度不小于2cm。半浸试验对于研究水线腐蚀有特殊价值。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上下金属的面积比恒定。间浸试验系按照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入和提出时间不变，并应严格控制环境的温度和湿度。（5）试验持续时间腐蚀试验持续时间与材料的腐蚀速度有关。腐蚀过程中材料的腐蚀速度往往是随时间变化的。对于不同的腐蚀体系，材料的腐蚀速度随时间的变化可能呈现不同的规律。显然，试验时间太长，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。一般来说，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。在实验室中，一个周期的试验时间通常为24~168h（1~7天），至少要进行两个周期的试验。对于具有中等或较低腐蚀速度的体系，可由下式粗略地估讨试验周期：(1-1)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。在自然环境中通常腐蚀速度很低，有时需要好些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等（时间单位可为年、月、天或小时）。Wachter和Treseder提出了一套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12-1-1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（t+1）内试验条件保持恒定。A1、At和At+1分别表示各试样在相应时间内的腐蚀量；B表示新试样在经过试验时间t后的溶液中暴露单位时间的腐蚀量；A2=At+1-At，由计算得到，表示已在介质中暴露t时刻的试样在t→t+1这个单位时间间隔内的腐蚀量。单位时间间隔通常为1天，总试验周期（t+1）一般为几天。图12-1-1分段试验法原理图根据A1和B的相互关系可知介质腐蚀性的变化：根据A2和B的相互关系可知金属腐蚀速度的变化；根据试验测定的A1、A2和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12-1-1。表12-1-1分段试验法揭示的腐蚀变化序号介质的侵蚀性金属的腐蚀率判据1不变不变A1=A2=B2不变减小A2<A1=B3不变增大A1=B<A24减小不变A2=B<A15减小减小A2<B<A16减小增大A1>B<A27增大不变A1<A2=B8增大减小A1<B>A29增大增大A1<B<A2第二章常用腐蚀评定方法第一节表观检查与质量法一、表观检查这是一种定性的检查评定方法，有时也可以给出一些定量数据，又可以作为其他评定方法的重要补充。宏观检查就是用肉眼或低倍放大镜对金属材料在腐蚀前后及去除腐蚀产物前后的形态进行仔细的观察和检查。宏观检查方便简捷，能够初步确定金属材料的腐蚀形态、类型、程度和部位。显微检查就是对受腐蚀试样进行金相检查或断口分析，或者用扫描电镜、透射电镜、电子探针、俄歇谱仪等作微观组织结构和相成分的分析，据此可研究细微的腐蚀特征和腐蚀过程动力学。对于定性的表观检查来说，腐蚀程度的评定及腐蚀特征的表述明显地受到人为因素的影响，具有主观随意性。一些组织和个人做了多方努力，以期建立统一的标准评定方法，其中有代表性的工作包括Champion提出的标准样图（图12-2-1）。图12-2-1表观检查Champion标准样图二、质量法质量法是最基本的腐蚀定量评定方法，是以单位时间内、单位面积上由腐蚀而引起的材料质量变化来评价腐蚀的。质量法又分为质量增加法和质量减少法两种。质量增加法适用于腐蚀产物全部牢固地附着在金属上的情况。当腐蚀产物具有恒定的组分时，就能在同一试样上连续或周期性地测量质量增加，获得完整的腐蚀-时间曲线，因而适用于研究腐蚀随时间的变化规律。质量增加法可用于评定全面腐蚀和晶间腐蚀，但不适于评定其他类型的局部腐蚀。质量增加法获得的数具有间接性，即数据中包括腐蚀产物的质量。要知道被腐蚀金属的量，还需根据腐蚀产物的化学组成进行换算。质量损失法是一种简单而直接的腐蚀测量方法。它要求在腐蚀试验后全部清除腐蚀产物后再称量样品的终态质量，因此根据试验前后样品质量计算得到的质量损失直接表示了由于腐蚀而损失的金属量，不需要按腐蚀产物的化学组成进行换算。对于质量损失法，腐蚀试验后须清除试样表面的腐蚀产物。去除腐蚀产物可采用机械法、化学法或电化学法。无论采用哪种方法，原则是既要彻底去除腐蚀产物，又不能损伤金属基材本身。根据试验前后样品质量变化，可按（2-1）式计算平均腐蚀速度：V=(m0-m1-m2)/Atm0——试样的原始质量，g；m1——腐蚀试验后清除腐蚀产物后试样的质量，g；m2——清除腐蚀产物时，同样材料、同样尺寸的空白试样的校正质量损失；A——试样暴露面积，m2；t——试验周期，h。用质量损失法计算得到的腐蚀速度是材料在试验期间的平均腐蚀速度，而不是瞬时腐蚀速度。质量损失法主要适用于全面腐蚀的评价，而对于高度选择性的腐蚀则是不适用的。第二节失厚测量与孔蚀深度测量对于设备和大型试样等不便于使用质量法的情况，或者为了了解局部腐蚀情况，可以测量试件的腐蚀失厚或孔蚀深度。测量腐蚀前后或腐蚀过程中某两个时刻的试件厚度，可直接得到腐蚀损失量，单位时间内的腐蚀失厚即为腐蚀率（mm/a）。可用一些计量工具和仪器装置直接测量试件厚度。此外，材料厚度的变化往往导致一些其他性质的变化，根据这些性质变化与厚度间的关系发展出许多无损测厚方法，如涡流法、超声波法、射线照相法和电阻法等。常用测量孔蚀深度的方法有：金相法、微米规法、机械切削法和显微镜法。为了表示孔蚀严重程度，应综合评定孔蚀密度、蚀孔直径和孔蚀深度。前两项指标表征孔蚀范围，而后一项指标则表征孔蚀强度。相比之下，后者更具实际意义。为此，经常测量面积为1dm2的试样上蚀孔深度最大的10个孔，并根据最大蚀孔深度和平均蚀孔深度来表征孔蚀的严重程度。有时也可用孔蚀系数来说明孔蚀的严重程度。第三节气体容量法与电阻法一、气体容量法对于析氢或吸氧（耗氧）腐蚀过程，可通过测量一定时间内的析氢量或耗氧量来计算金属的腐蚀速度。这种方法称为容量法。容量法测量装置简单可靠，测量灵敏度较质量法高。由于不必像质量损失法那样需清除腐蚀产物，所以可以跟踪腐蚀过程，测得腐蚀量与时间之间的连续关系曲线。用容量法测定金属腐蚀速度要求析氢或吸氧量与金属溶解的量之间存在确定的化学计量比关系。二、电阻法电阻法是一种电学方法。根据材料腐蚀前后电阻的变化可得到许多有关材料腐蚀的信息，如了解晶间腐蚀或氢腐蚀的情况；检测腐蚀导致的材料厚度变化；测定金属腐蚀速度等。电阻法测定金属腐蚀速度是根据腐蚀使金属试样横截面积减小，从而导致电阻增大的原理。通过测量腐蚀过程中金属电阻的变化而求出金属的腐蚀量和腐蚀速度。要准确测量金属腐蚀试样的电阻变化，应采用精确的电桥法。由于金属的电阻对温度变化敏感，测量技术中应解决温度补偿问题。电阻法测定腐蚀信息不受腐蚀介质的限制，即不管介质是气相还是液相，导电或是不导电，均可应用。测量过程中不必取出试样和清除腐蚀产物，因此可以在生产过程中或自然环境中进行连续检测，可测定腐蚀随时间变化的曲线。第四节力学性能与腐蚀评定腐蚀作用会使材料的力学性能发生变化，从而可通过测定力学性能变化来评定腐蚀作用。为评价全面腐蚀作用，一般用腐蚀前后材料的力学性能（如抗拉强度和延伸率）变化的相对百分率，或剩余百分率表示，并应注明腐蚀试验时间t，如：（时间t）（2-2）（时间t）（2-3）式中Ks——强度损失百分率；Ks′———剩余强度百分率；δb0和δb1———腐蚀前后试样的抗拉强度。局部腐蚀类型很多，对于孔蚀和缝隙腐蚀可参照腐蚀前后材料力学性能变化的方法予以评定。为评定应力腐蚀敏感性，通常有两种测定方法：①把加载应力的试样在腐蚀介质中暴露指定时间后测定剩余力学性能；②把加载应力的试样在腐蚀介质中暴露直至试样断裂， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 总暴露时间（寿命）。通过测量试样在不同加载应力下的寿命，可以确定材料在该体系中应力腐蚀的临界应力δth。对于腐蚀疲劳，主要的测量参数是试样直至断裂的应力循环周次（寿命）。在δ-N腐蚀疲劳曲线上，通常取对应于某一指定腐蚀疲劳寿命（如疲劳循环周次N=107）的应力幅值为腐蚀疲劳临界应力δth。利用断裂力学研究应力腐蚀和腐蚀疲劳，可以确定应力腐蚀和腐蚀疲劳的临界应力场强度因子KISCC和ΔKISCC，还可以确定应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt和腐蚀疲劳裂纹扩展速度da/dN。第五节溶液分析与指示剂法当金属的腐蚀产物完全溶解于介质中时，可通过对试验溶液的定量化学分析求得某时刻的腐蚀速度，并有可能通过实时检测获得一条腐蚀量-时间关系曲线。化学分析还是一种重要的工业腐蚀监控方法。极谱分析、离子选择性电极和原子吸收光谱等技术均被用于溶液分析。指示剂法是利用某些化学试剂组成的指示剂与腐蚀产物（金属离子、OH-、H+等）反应产生的特定颜色，确定腐蚀金属表面上的阳极区和阴极区以及受腐蚀的局部区域和状态类型。第三章电化学测试技术基于大多数腐蚀的电化学本质，电化学测试技术在腐蚀机理研究、腐蚀试验及工业腐蚀监控中得到广泛应用。电化学测试技术是一种“原位”（insitu）测量技术，测定的都是瞬时的腐蚀信息，并能连续地跟踪金属电极表面状况的变化。电化学测试技术是一类快速测量方法，测试的灵敏度也较高。第一节电极电位测量电极电位是腐蚀金属电极的一个重要的热力学参数，在研究金属腐蚀行为及分析腐蚀过程时具有重要意义。金属腐蚀研究中的电位测量一般有两类：①测量无外加电流作用时的自然腐蚀电位及其随时间的变化；②测量金属在外加电流作用下的极化电位及其随电流或随时间的变化。至今尚无法测定单个金属电极的绝对电极电位值，但电池的电动势是可以精确测定的。只要将所研究的工作电极与另一参比电极组成原电池，测量其电动势，即可确定研究电极的相对电极电位。参比电极应该是自身电位稳定的不极化或难极化的电极体系。国际上统一将标准氢电极的电极电位规定为零，并将其作为参比电极。但在实际测量时，经常采用比较方便的甘汞电极、氯化银电极、硫酸铜电极等作为参比电极。电极电位的测量比较简单，图12-3-1是没有外加极化时测量电极电位的装置示意图。图中盐桥的作用是减小液体接界电位和避免对溶液的污染。图中的电位测量仪表应具有高输入阻抗，因为电位测量回路中流过电流将造成电极的极化而引起误差。可用于电位测量的仪表有：直流数字电压表、运算放大器构成的高阻电压表、晶体管高阻电压表、直流电位差计等。此外，pH计和各种离子计也可用于测量电位。图12-3-1测量电极电位的装置测定极化电位往往采用经典三电极体系，此时由于极化电流流经研究电极和参比电极之间的溶液而产生欧姆电压降，它们将会包括在实测电位中造成误差。消除溶液欧姆压降的方法较多，例如用桥式电路或正反馈线路消除或补偿欧姆压降；采用断电流法，在电流间断的瞬间测量电极电位；测试系统中改进鲁金毛细管的形状和位置等。微区电位测量主要用于局部腐蚀研究，其关键部件是微参比电极。用于腐蚀研究的微参比电极有两类：一类是金属微电极；另一类是非极化微参比电极。第二节极化曲线与腐蚀速度测定一、原理及测量技术极化曲线测量技术按给定和控制的激励信号的类型，一般可分为控制电位法和控制电流法两大类。控制电位法是以电位为自变量（激励信号是电位），电流为因变量（响应信号）。测试时，按规定的程序控制电位的变化，并测定极化电流随电位变化的函数关系。控制电位可以用人工手动控制，使电位逐点按台阶形式改变；也可以利用机械或电子或扫描电压发生装置控制电位线性变化。一些微机化的恒电位仪可由微机设定程序控制参数变化并自动记录数据和绘制极化曲线。控制电流法是以电流为自变量，遵循规定的电流变化程序，测定相应的电极电位随电流变化的函数关系。极化曲线的测定又可分为稳态法和暂态法。稳态法测量中对应于激励信号的每一次改变都要停留足够长的时间，记录系统达到稳态后的响应值。稳态极化曲线中的电流全部是电化学反应产生的法拉第电流。稳态极化曲线是通过经典的步阶法测量得到的，测量一条极化曲线需要很长的时间。电极未达到稳态以前的状态称为暂态。如果极化曲线测量过程中激励信号改变很快，没有足够的时间停留待系统达到稳态，则根据暂态响应做出的极化曲线即为暂态极化曲线。暂态极化曲线的形状与时间因素有关，测试频率不同，极化曲线的形状也不同。暂态极化曲线测量耗时短，便于实现自动测量，其结果往往可用于相对比较。测量极化曲线的基本系统包括极化电源（最常用的是恒电位仪）、电解池和电极系统。由于需要同时测定研究电极上流过的电流和电极电位，为此常采用三电极体系。该三电极体系构成两个回路，即极化回路和电位检测回路。先进的恒电位仪可与微机联机实现极化曲线的全自动测量。二、线性极化技术（1）线性极化技术原理对于活化极化控制的腐蚀体系，当自然腐蚀电位距两个局部反应的平衡电位甚远时，描述极化电流I与电极电位E的基本方程式为：（3-1）在Ek处将（3-1）式对I求导，得到：（3-2）这就是极化阻力方程式，式中称为微分极化阻力。利用E-I极化曲线在Ek处的斜率及塔菲尔常数ba和bc，通过（3-2）式可求得自腐蚀电流ik，此方法称为极化阻力技术。在（3-1）式中，当ΔE=E-Ek很小时（通常ΔE<±10mV），可将（3-1）式中的指数项按级数展开并略去高次项，得到类似于（3-2）式的表达式：（3-3）此即著名的Stern-Geary（斯特恩-吉尔里）方程式，或称作线性极化方程式。它表明在Ek±10mv的微极化区内，E~I极化曲线呈直线关系，该直线的斜率（亦称为极化阻力），与Ik成反比。因此，利用微极化区内E—I极化曲线的斜率及塔菲尔常数ba’和bc，通过（3-3）式可求得自腐蚀电流ik，与（3-2）式相比，（3-3）式是一个近似式，而前者未作近似假设。（2）线性极化测量技术运用极化阻力技术或线性极化技术可以快速测定腐蚀体系的瞬时腐蚀速度。根据（3-2）和（3-3）式，首先测定Ek附近微极化区内的极化曲线，从而可以得到E-I极化曲线在Ek处的斜率或线性极化曲线的斜率，此即极化阻力的测量。其测量技术与稳态极化曲线测量技术相同。某些商品化的线性极化仪器用小幅度交流方波作为激励信号，并根据电极的响应信号直接给出极化阻力Rp的读数，实现所谓的一点法测量。这种方法操作简单，对电极的表面状态影响小，Ek漂移的干扰影响也小，但方波频率对Rp的测量影响较大，应选择足够慢的频率以保证实现稳态测量。测定极化阻力可采用经典的三电极系统，亦可采用同种材料三电极系统和同种材料双电极系统。同种材料三电极系统使用与研究电极同种材料、同样形状和大小的辅助电极和参比电极。该电极系统通常可制成探头构型，适用于实验室测试和现场监控。有时可将三个电极互换，分别作为研究电极，从而由同一探头测出几组数据，用于分析发生局部腐蚀的倾向。同种材料双电极系统取消了作为参比电极的第三个电极，极化电流和电位的测量都是在两个同种材料电极间进行的。线性极化测量是在微极化区内进行，由于极化很小，故电位和电流检测仪表应具有足够的灵敏度和精度。Rp应该是根据稳态时的数据求取的，故测量频率会影响最终结果。除此之外，影响Rp精确测量的因素还可能包括：①溶液欧姆压降；②腐蚀电位漂移等与时间有关的因素；③试样的表面状态；④系统中可能包括的附加反应。（3）线性极化技术中的常数运用线性极化方程式时，Rp可由实验测定，但还须知道塔菲尔常数ba和bc或总常数，才能计算得到ik。最基本的方法是测定体系的E-lgi极化曲线，直接由强极化区内极化曲线直线段的斜率确定ba和bc值。有时无需测定ba和bc值，可用挂片失重校正法直接确定总常数B值。此外，还可以由Barnartt三点法、恒电量法等测定ba和bc。根据电化学动力学理论进行理论计算或通过查阅文献也可以确定极化阻力技术中的常数。三、弱极化区测量方法弱极化区是处于微极化区和强极化区之间的区域。弱极化区测量方法是基于弱极化区的极化数据获取自腐蚀电流密度和塔菲尔常数的方法。与微极化区内适用的线性极化技术相比，弱极化测量技术不受腐蚀体系极化曲线线性度的限制，也无须已知塔菲尔常数。与强极化区利用极化曲线外延法求腐蚀速度的方法相比，弱极化区测量方法对电极表面状态的干扰会比较小。在众多的弱极化区测量方法中，Barnartt三点法具有代表性，现仅就其中一种情况进行说明。如果腐蚀体系的阴极过程和阳极过程均受活化极化控制，且腐蚀电位距两个局部反应的平衡电位甚远，在弱极化区选取三个适当的极化电位值ΔE、2ΔE和-2ΔE，进行三次极化测量，相应的极化电流密度与极化电位间的关系为：（3-4）（3-5）（3-6）从测量的三个极化电流密度值可得到两个比值：（3-7）（3-8）式中，，（3-9）从（3-7）和（3-8）式消去v和u，可得到两个对称的一元二次方程：（3-10）根据u和v的定义，u>1，v<1，可解得：（3-11）（3-12）将u和v代入，可解得：（3-13）（3-14）（3-15）式（3-13）~（3-15）就是Barnartt三点法的原理和计算公式。为了提高数据的精度，也可以进行多组三点的量，通过作图求斜率或利用回归三点法求取参数。随着计算机技术的发展和普及，又发展出一些实用的弱极化区数据的计算机解析方法，如迭代的最小二乘法、高斯-牛顿法及非迭代法等。四、Tefel曲线外延法对于活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离自然腐蚀电位足够远时（通常>100/nmV），极化电位与极化电流密度之间存在如下函数关系：E-Ek=-balgik+balgia（阳极极化曲线）（3-16）Ek-E=-bclgik+bclgic（阴极极化曲线）（3-17）此即Tefel方程式，表明在E-lgi半对数坐标上的强极化区极化曲线呈线性关系。可以看出，阳极极化曲线的Tefel直线与阴极极化曲线的Tefel直线相交于自然腐蚀电位Ek!处，此时ia=ic=ik!。因此，从阴、阳极极化曲线Tefel直线段的交点或Tefel直线与E=Ek的交点可求出该体系的自然腐蚀电流密度（如图12-3-2）。除了用极化曲线外延作图直接求解参数外，也可以对强极化区的极化数据进行曲线拟合求解Tefel方程和ik、ba、bc等参数。图12-3-2极化曲线外延法测定金属腐蚀速度第三节充电曲线法充电曲线法是一种暂态电化学方法，可用于极低腐蚀速度测定。低腐蚀速度体系的极化阻力大，时间常数也就很长，需要很长时间才能达到稳态。在等待达到稳态的过程中，自然腐蚀电位的飘移和表面状态的变化等均可造成显著偏差。充电曲线法可以克服上述缺点，能从暂态试验数据求解稳态极化阻力值。一、恒电流充电曲线方程式恒电流小极化时，腐蚀体系的等效电路如图12-3-3所示。从图可知：I=Ic+IR（3-18）E=IR1+E1（3-19）图12-3-3恒电流小极化时腐蚀体系的等效电路，由于极化很小，可认为Cd和Rp为常数，则有：（3-20）将（3-20）式代入（3-18）式，整理后得：（3-21）（3-21）式是E1的一阶线性非齐次方程，其解为：(3-22)根据初始条件：t=0时，E1=0，可得A=-IRp故(3-23)则(3-24)式（3-24）式称作恒电流充电曲线方程式，图12-3-4是相应的典型E-t曲线。其两种极限情况是：T=0时，E=E0=IR1t→∝时，E=E∝=IR1+IRp因此，可根据t=0时E-t曲线的突升值计算溶液的欧姆压降IR1和溶液欧姆电阻R1。图12-3-4恒电流充电曲线二、充电曲线的解析方法由充电曲线方程式解析求出Irp是充电曲线法的关键。解析方法较多，1966年D.A.Jones和N.D.Greene提出了试差法；1974年D.A.Aregone和S.F.Hulbert提出改进法；杨璋等人于1976年提出了切线法和两点法；宋诗哲等人利用电子计算机迭代的最小二乘法解析充电曲线方程式。这些方法实验技术是相近的，只是对充电曲线方程式的解析方法有所不同。现以两点法为例，了解充电曲线方程式的解析方法。在忽略溶液欧姆压降时的充电曲线方程式如（3-23）式。根据（3-23）式，对应于时间t=t1和t=t1=2t1时的电位E1和E2分别为：（3-26）式（3-26）/（3-25），得到：（3-27）所以（3-28）故可导出（3-29）从实验测定的充电曲线上确定t1和t2时刻的E1和E2，即可根据（3-29）式计算得到Rp。三、充电曲线的实验测定测定充电曲线的极化电源可以是恒电位仪、恒电流仪或经典的恒电流电路。电流检测可用精密微安表，或测定串联的取样电阻上的电压降。电位检则可用函数记录仪，也可用数字电压表，并按一定时间间隔在数字打印机上自动记录E-t曲线。可通过微机在线测量实现充电曲线的测定。数据采集结束后可调入应用程序直接完成E-t曲线的绘制及解析计算求解相关电化学参数。第四节交流阻抗技术一、电化学阻抗谱与等效电路交流阻抗技术是一种准稳态方法。对处于定态下的电极系统用一个角频率为ω的小幅度正弦波电信号（电流或电位）进行扰动，相应地电极体系就作出角频率为ω的正弦波响应（电位或电流），其频响函数就是电化学阻抗。在一系列不同角频率下测得的一组这种频响函数值就是电极系统的电化学阻抗谱（EIS）。阻抗是一个矢量，也可以用一个复数来表示。一个复数由实部和虚部组成，实部表示这一矢量在横坐标上的分量，虚部是这一矢量在纵坐标上的分量。因此有：(3-30)可以用两种图谱来表示体系的阻抗频谱特征。一种是以Z′为横轴，-Z″为纵轴的阻抗复平面图。这种图的优点是，曲线上每一点都是一个矢量，将矢量的大小与方向都表示得很直观。它的缺点是矢量的各个参数与频率的关系不能清楚地表示出来。为了弥补这一缺点，有时在复平面的曲线上选择几个点，注明与之相应的频率。另一种是用lg∣Z∣-lgω和Φ-lgω两条曲线来表示阻抗的频谱特征，此即Bode图。通过阻抗测量获取阻抗频谱以后，就面临着对EIS的解析问题。传统的方法是找出一个等效电路，然后依据等效电路的结构，对电极过程的动力学机构提出解释。能够给出与所测的电极系统阻抗谱一样的阻抗频谱的电路叫作等效电路。组成等效电路的元件，叫作等效元件。等效的“电学元件”归纳起来有下列4种：即等效电阻R、等效电容C、等效电感L和常相位角元件（CPE）Q。用等效电路将电化学阻抗谱与电极过程动力学模型联系起来的方法比较具体直观，所以迄今为止等效电路依然是电化学阻抗谱的主要分析方法。但是等效电路与电极反应的动力学模型之间一般说来并不存在一一对应的关系。另一个问题是，有些等效元件的物理意义不明确，而有些复杂电极过程的电化学阻抗谱又无法只用上面提到的4个等效元件来描述。二、交流阻抗谱的测量（1）频域测量数字计算机应用以前，在电化学实验中测量的都是模拟信号，阻抗测量是在频域中进行的。频域测量方法包括电桥法、Lissajous法、相敏检波法（PSD方法）和自动频率响应分析技术。电桥法和Lissajous法是早期应用的方法。用直接方法测量阻抗可比电桥法快得多。使用数字解调和相敏检波，只需测量一个循环。但是，对于不稳定系统，如腐蚀系统等，若要一个频率一个频率地逐点测量，PSD的方法还是不够的。现在已经发展了自动数字解调的频率响应分析技术，并已有商品化的仪器生产，如EG&GPrincetonAppliedResearchCorporation出产的1025型频率响应检测仪FRD。该仪器的简单原理如图12-3-5所示。图12-3-5频率响应检测仪的简单原理FRD把被测信号同时与互相正交的两个同步参比信号并联。这两个同步的参比信号一个称为在相的，用正弦波来表示；另一个是正交的，用余弦波来表示。如被测信号为S(t)，正弦波扰动信号为：P（t）=P0sinωt此处P0为其振幅，ω为其角频率。两者通过乘法器后为(3-31)（3-32）（3-33）将（3-31）式代入（3-32）和（3-33）式，可得：（3-34）式中，为系统的传递函数，上式中的第一项为基波。由于电化学系统是非线性的，因此其响应中存在高次谐波。最后一项为环境噪声和仪器噪声。阻抗的实部和虚部可通过下面两个积分获得：（3-35）如果噪声完全是随机的，则（3-34）和（3-35）式的最后一项积分为零。如果对正弦波扰动的Nf个周期进行积分，则其等效滤波器为：Δf/f1=1/Nf(3-36)式中f1为中心频率，Δf为带宽。从上式可见，进行积分的周期数Nf越大，则噪声消除越好，但其代价是数据收集时间太长，对于不稳定系统来说，将会影响测量结果。对于（3-34）和（3-35）式中的高次谐波项，其积分可展开为：(3-37)(3-38)只要使积分时间为2π的整数倍，可使（3-37）和（3-38）式的谐波项恒等于零。这样，仪器便可有效地消除谐波。于是，从积分器中实部和虚部的输出为：由此可得阻抗的实部和虚部。（2）时域方法时域方法就是分别测量电位E和电流I随时间变化的规律，然后再从时域转换成频域，从它们在频域的商求得阻抗。时域方法的优点是快捷和准确。由于现代计算机的发展，计算工作可以迅速完成。由于电化学测量的都是模拟值，所以首先必须进行模数转换。在模数转换以后，通过计算机接口把信息转入微机处理。现在通用的接口是IEEE-488，又称万用接口（GPIB即General-PurposeInterfaceBus），可以把测量阻抗的恒电位仪/恒电流仪（如EG=&PARC出产的273型或283/型）和1025型FRD通过万用接口直接接通微机。时频转换是两种常用的积分变换，即Laplace变换和Fourier变换，其中Lapace变换为：（3-39）式中S=σ+jω是复数。Fourier变换为：（3-40）电位E(t)和电流I(t)经过时频转换后分别成为E（jω）和I（jω），其商就是交流阻抗。从任意时域函数得到阻抗频率谱的整个过程分为两个步骤：首先是输入信号和响应信号在时间窗口的采样和记录，然后对它们进行积分变换并取商。对于Fourier变换，已经开发了两种计算程序：离散Fourier变换（DFT）和快速Fourier变换（FFT）。只需对离散数据进行采样，便可很快得到交流阻抗的频率谱。目前国内流行的阻抗测量仪器为273型或283型恒电位仪/恒电流仪与5210型锁相放大器或1025型频率响应检测仪。273型或283型恒电位仪/恒电流仪与5210型锁相放大器或1025型频率响应检测仪连接后，通过万用接口GPIB连通微机，通过阻抗软件M398可以进行自动测量、自动记录、自动数据和图形显示、自动数据处理和作图。图形可选择Bode模图、Bode相角图或Nyquist图来显示。为了将阻抗频谱与电极过程动力学联系起来，一般还要把系统的阻抗测量结果表示为等效电路，并求出各等效元件的参数。生产283型恒电位仪/恒电流仪和1025型频率响应检测仪的EG&G公司可提供相应的软件EQVIVCRT，在上述仪器上可直接利用该软件进行等效电路和等效元件的求取。三、电化学阻抗谱在腐蚀中的应用电化学阻抗谱在腐蚀中的一些重要应用包括：①测定极化电阻和电容；②研究涂层与涂层的破坏过程；③用于缓蚀剂的研究；④研究金属阳极溶解和钝化过程；⑤研究钝化金属孔蚀过程等。第五节电化学噪声研究方法一、噪声谱的分析原理电化学噪声是指在恒电位（或恒电流）控制下，电解池中通过金属电极/溶液界面的电流（或电极电位）的自发波动。电化学噪声测量是以随机过程理论为基础，用统计方法来研究腐蚀过程中电极/溶液界面电位和电流波动规律性的一种新颖的电化学研究方法。噪声谱分析是将电极电位（或电流）随时间波动的时间谱，通过快速Fourier变换转换成功率密度随频率变化的功率密度谱，再通过功率谱的主要参数fc来研究局部腐蚀的特征。若采用恒电位控制，则通过快速Fourier变换得到的电位自功率密度谱为：P(E)=E(ω)E*(ω)(3-41)电流互功率密度谱为：P(I)=I(ω)E*(ω)(3-42)式中，E(ω)为电位的频域谱；E*(ω)为E(ω)的复数共轭值，I(ω)为响应电流的频域谱。噪声的功率密度谱表示功率密度（PDS）随频率的变化，通常以PDS-lgf作图，并由此得到表征局部腐蚀的参数fc。如图12-3-6所示，在一定的频率以上，PDS降到最小值（-50），相应频率即为fc。从电化学噪声功率谱分析，所测噪声均为1/f″噪声，即lgp与lgf成直线关系，直线斜率为n。图12-3-6功率密度谱的主要参数示意图二、电化学噪声的测量电化学噪声的测量分恒电流和恒电位两类方法。恒电流条件下测量电化学噪声比较简单，图12-3-7是采用双通道频谱分析仪测量电化学噪声的原理框图。实验系统被置于屏蔽盒内，以消除外界的电磁场干扰。恒电流控制通常采用直流电池与大电阻构成的经典恒电流电路。使用两个参考电极同时测量噪声信号，经低噪声前置放大后输入FFT分析仪。通过相关技术能够消除只用一个参考电极时所具有的各种寄生干扰。然后借助于双通道频谱分析仪，可得到电位噪声的互功率密度谱。恒电位条件下的电化学噪声测量，其电位的控制是由低噪声的恒电位仪实现的。图12-3-7恒电流双通道电化学噪声测量框图电化学噪声测量的关键装置是频谱分析仪，它具有FFT的数学处理功能，能自动完成噪声时间谱、频率谱和功率密度谱的显示、存储与测量。但性能较好的FFT分析仪一般都较昂贵，其使用受到限制。可采用装有高速和高精度的A/D转换板的微计算机，采集电化学噪声信号，然后应用FFT计算软件完成噪声谱的测量。第四章实验室模拟腐蚀试验第一节模拟浸泡试验一、全浸试验试样完全浸入溶液的浸泡试验称为全浸试验。这种方法操作简单，重现性好，比较容易控制一些重要的影响因素。为了提高试验结果的重现性和称量灵敏度，全浸试样常采用平板试样。孔蚀发生几率与面积有关，故应严格规定试样尺寸。试样支架和容器在试验溶液中应呈惰性，保证自身不受腐蚀破坏，也不污染试验溶液。试样的支撑方法随试样、装置而不同。试样在介质中有垂直、水平和倾斜三种放置方式。无论采用哪种装置方式，应尽量减少试样和支架式支撑材料间的接触面积，最好是点、线接触。在敞露大气的水溶液试验中，务求使所有试样的供氧状况相同，控制各试样浸泡深度一致，且低于液面20mm以上。为避免腐蚀产物积累影响腐蚀规律，一般将介质容量与试样面积之比控制在20~200ml/cm2。通常要求每个试验装置中只浸泡一种材料的试样，以避免不同材料之间的干扰。试验过程中溶液的蒸发损失可采用恒定水平装置控制或定时地添加水，有时也采用回流冷凝器。根据试验目的，试验容器可密封，也可敞露在大气中。根据需要，有时需配置充气、去气系统，温度测量与控制装置等。实验室中常用水浴或油浴控制试验溶液的温度。在沸点温度下进行的试验应避免过度沸腾和气泡对试样的冲击作用，因此应缓慢加热。二、半浸试验半浸腐蚀试验也称为水线腐蚀试验。由于金属材料部分浸入溶液，气/液相交界的水线长期保持在金属表面的同一固定位置而造成严重的局部腐蚀破坏。半浸试验的要求、条件控制及试验装置与全浸试验基本相同。关键是如何提供合适的试样支撑方法，维持水线位置，保证液面上、下的试样面积比不变。采用自动恒定液面装置（图12-4-1），可显著提高试验结果的重现性。美国腐蚀工程师协会（NACE）标准TM01-69推荐的多用途浸泡试验装置也可用于进行半浸试验。图12-4-1恒定液面装置1—试样；2—试验容器；3—虹吸管；4、8、10—活塞；5—盖；6-—下口瓶；7—溶液水平面；9—玻璃管；11—连到其他容器的管子；12—管端头三、间浸试验间浸试验又称交替浸泡试验，意即金属试样交替地浸入液态腐蚀介质和暴露在气相环境中。这是一种模拟试验，也是一种加速试验。这种间浸状态为水溶液作用提供了加速腐蚀的条件，因为在大部分暴露时间中试样表面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，由于水分蒸发使溶液中的腐蚀组分浓缩；另外，试样表面完全干燥虽常常使腐蚀速度下降，但腐蚀产物膜破裂则起相反的作用。间浸试验结果与干湿变化频率、环境的温度和湿度密切相关，所以应根据试验对象合理设计干湿变化周期和控制环境条件。为了实现干湿交替，可以交替地将试样浸入和提出溶液；也可以使试样固定不动，而让溶液相对试样升降。通常移动试样比控制溶液容易。图12-4-2和图12-4-3均属于移动试样的装置。图12-4-2升降试样的间浸试验装置1—容器；2—试样；3—平衡锤；4—电动机；5—轴承；6—绳索；7—恒温器图12-4-3转鼓型间浸试验装置1—枢轴；2—轴；3—固定螺母；4—驱动轴；5—腐蚀槽；6—可动平台；7—试样；8—辐射状沟槽；9—非金属圆盘；10—干燥箱第二节动态浸泡试验为以下原因，发展了多种动态浸泡试验：①在强腐蚀体系中，由于腐蚀剂消耗过快或腐蚀产物积累过多；②在弱腐蚀体系中，一些重要的微量组分的浓度发生变化；③为了模拟实际情况，考察腐蚀介质和金属材料间相对运动，以及充气、去气等对腐蚀的影响。这些动态试验往往要求试验过程中不断更新溶液或使金属试样和溶液间产生相对运动。一、一般流动溶液试验使试样和介质间产生相对运动的最简单的方法，是固定试样而搅动溶液。可采用各种类型的搅拌装置，也可采用对溶液充气的办法。可以利用水位差原理使高位槽中的溶液连续而缓慢地流过试验容器，从而使试验溶液不断更新。还可以通过泵和管道将一个大容量贮液槽和试验容器连接起来，使试样处于不断更新的新鲜溶液环境中。二、循环流动溶液试验为了控制和计量金属试样表面的溶液流速，往往把试样固定在管路中，或直接用试验材料制成管路系统中的一段管子，利用泵使溶液在其中循环流过。当只能用有限量溶液进行较长时间试验时，也经常采用循环溶液的试验。最简单的方法是用注流泵使溶液循环流动。注流泵运行时，空气泡会随同试验溶液一起被吸入低压容器中，从而使溶液不断充气。这种情况适用于中性敞开溶液体系，它可以不改变腐蚀过程的机理而加速腐蚀。循环流动溶液试验中，如果溶液流速太大，可能会由于吸收了泵的搅动能而使液温显著升高。当用待试验材料管子构成循环回路时，不同材料管段之间需绝缘隔开。这类管路系统也便于进行电化学测试。三、高速流动溶液试验为直接研究高速流动溶液的腐蚀作用，可用图12-4-4所示的试样支架，把试样放在一个固定尺寸的水道中并与喷嘴相连接，用泵提供高压溶液。可通过表观检查和质量损失评定试验结果，并可用于相对比较在同一流速下不同材料的耐蚀性。若在试样上钻一小孔，就能在孔的下游处产生空泡作用，从而可进行空泡腐蚀试验。另外，也可把若干这样的装置平行地连接在同一歧管上进行对比试验。如图12-4-4b所示，可在一个歧管上组合安装一系列具有不同尺寸小孔的试验小室，歧管为各个试验小室提供相同的恒定压力，改变小孔直径便可在试样表面获得各种不同的流速。这种高流速在整个试样表面基本上是均匀分布的。图12-4-4高速流动溶液试验的试样和支架a及试验不同流速作用的机构b1—尼龙；2—试样固定环；3—试样四、转动金属试样的试验转动金属试样的试验使用紧凑而容易操作的装置，可以获得很高的相对速度，在有限的试验溶液中就可能实现高流速试验。这种试验既可把试样安装在可高速转动的圆盘周沿，也可将试样制成圆盘状并与驱动轴垂直配置，与心轴作同心圆周运动。根据传动轴和溶液液面的相对位置，这两类安装试样的结构都可分为水平轴和垂直轴两种情况。对于在圆盘周沿安装试样的情况，水平轴转轮往往用于间浸试验，通过改变轴线与液面的相对距离可调整大气暴露与浸入时间的比例；垂直轴转轮可用于间浸和全浸试验，由蜗轮蜗杆来调整干湿比。两者都可通过改变转速来控制每个循环周期的总暴露时间。对于旋转圆盘试样，旋转角速度及圆盘直径对试验结果有显著影响。旋转圆盘方法在研究电极过程动力学和腐蚀机理方面获得广泛的应用。第三节控温试验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。随着实际要求不同，可采用各种不同的研究方法和试验装置。一、等温试验为了操作简便，往往以溶液温度为控制对象，此即所谓等温试验。由于在敞口的烧杯中的试验是不容易控制温度的，因此常把密闭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。有时也会在沸腾溶液中进行腐蚀试验，此时须采用带有回流冷凝器的密闭容器，以保持溶液浓度不变。二、传热面试验对于锅炉等装置，通常是从外部对流体进行加热，金属面的温度总是高于流体的温度，在金属!流体界面与流体本体之间存在着温度梯度及由此造成的密度差。此外，高温金属侧所产生的气泡也会引起流体对流。显然，这种情况下的腐蚀规律及机制与等温试验时不同。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流体本体隔开，致使