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金属腐蚀检测

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发布时间：2025-07-12 01:20:51 更新时间：2025-07-11 01:20:51

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

金属腐蚀检测

金属腐蚀是材料在其环境作用下发生的物理化学变化，导致性能下降、结构破坏甚至失效，是工业设备、管道、船舶、桥梁、航空航天器等金属结构面临的普遍且危害严重的问题。它每年在全球范围内造成巨大的经济损失和潜在的安全风险。因此，及时、准确地检测金属腐蚀状况，评估其严重程度和发展趋势，对于保障设备安全运行、延长使用寿命、优化维护策略、降低成本至关重要。金属腐蚀检测不仅涉及到对已有腐蚀损伤的表征，更包含了对腐蚀潜在风险的预测与预防。它贯穿于产品的设计、制造、服役及维护的全生命周期管理。

主要检测项目

金属腐蚀检测通常围绕以下几个核心项目展开：

腐蚀形态识别： 判断腐蚀类型（如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、电偶腐蚀、晶间腐蚀、冲刷腐蚀等）。
腐蚀速率测定： 量化单位时间内金属损失的厚度或质量，评估腐蚀的剧烈程度。
腐蚀面积和深度测量： 特别是局部腐蚀（如点蚀坑）的深度和分布，对结构完整性影响极大。
剩余厚度测量： 评估因腐蚀导致的材料承载截面的损失。
腐蚀产物分析： 分析腐蚀产物的成分、结构、形貌，辅助判断腐蚀机理和环境因素。
材料表面状态评估： 包括涂层/镀层状况、氧化膜完整性、表面粗糙度等。
电化学参数测量： 如腐蚀电位、极化电阻、电化学阻抗谱等，用于研究腐蚀机理和评估缓蚀剂效果。

常用检测仪器

根据检测项目和方法的不同，需要借助多种专用仪器：

视觉检测设备： 放大镜、内窥镜、远距离望远镜、CCD工业相机等，用于宏观形态观察。
微观形貌分析仪器： 光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜，用于高分辨率观察腐蚀微观形貌。
成分分析仪器： 能谱仪、X射线光电子能谱仪、俄歇电子能谱仪、X射线衍射仪，用于分析腐蚀产物的元素组成、价态及物相结构。
厚度测量仪器：
- 超声波测厚仪： 最常用的无损测量剩余壁厚仪器。
- 磁性测厚仪/涡流测厚仪： 用于测量基体金属上的非磁性涂层（如油漆）或非导电涂层厚度及基体腐蚀缺陷。
- 千分尺、游标卡尺（通常用于实验室试样测量）。
腐蚀坑深度测量仪： 如点蚀规、带深度尺的显微镜、3D表面轮廓仪。
电化学工作站： 用于测量开路电位、动电位极化曲线、循环极化曲线、电化学阻抗谱等，是研究腐蚀机理和评估材料/涂层耐蚀性的核心设备。
失重法设备： 精密天平（测量腐蚀前后重量损失）、清洗装置（清除腐蚀产物）。
环境监测仪器： pH计、温度计、溶解氧分析仪、盐度计等，用于关联腐蚀与环境因素。

主要检测方法

金属腐蚀检测方法可分为破坏性检测和无损检测两大类：

破坏性检测：
- 失重法： 经典方法。将试样暴露在腐蚀环境中一定时间后，清除腐蚀产物称重，计算腐蚀速率（如 mm/a, g/m²·h）。步骤规范，结果直观可靠，但破坏试样，仅代表特定区域/时间段。
- 金相分析法： 截取腐蚀试样，制备金相样品，在显微镜下观察腐蚀形貌、测量腐蚀深度、分析组织变化。提供微观信息，但破坏性大。
- 弯曲、拉伸等力学性能测试： 评估腐蚀对材料力学性能（强度、塑性）的影响。
无损检测： 在不损伤被检对象的前提下进行检测，适用于在役设备。
- 目视检测： 最基础的方法，需借助工具放大观察。
- 超声波检测： 除测厚外，还可检测近表面腐蚀缺陷（如分层、孔洞），检测深层缺陷能力较强。
- 射线检测： 利用X射线或γ射线穿透材料，通过底片或数字成像显示内部腐蚀减薄、孔洞等缺陷，尤其适合复杂结构内部检查。
- 涡流检测： 利用电磁感应原理，对导电材料表面及近表面的腐蚀（如点蚀、裂纹）敏感，常用于管材、换热器管的检测。
- 磁粉检测： 适用于铁磁性材料，检测表面及近表面的裂纹等缺陷（某些应力腐蚀裂纹）。
- 渗透检测： 用于非多孔性材料表面开口缺陷（如点蚀坑开口、裂纹）的检测。
- 声发射检测： 监测材料在受力状态下因腐蚀裂纹扩展或应力腐蚀开裂等产生的瞬态弹性波，用于动态监测和定位活性缺陷。
- 电化学噪声： 一种原位无损监测技术，通过测量腐蚀过程中金属/溶液界面产生的微弱电化学电流或电位波动信号，分析腐蚀类型和速率。

相关检测标准

金属腐蚀检测的实施和结果判定需严格遵循相关标准，确保检测结果的科学性、准确性和可比性。主要标准体系包括：

国际标准：
- ISO (国际标准化组织)： 如 ISO 9223-9226 (大气腐蚀性分类及测定)、ISO 11844 (室内低腐蚀性分级)、ISO 8407 (腐蚀产物清除)、ISO 9227 (盐雾试验)、ISO 16701 (加速腐蚀试验)、ISO 17475 (电化学阻抗谱) 等。
- ASTM (美国材料与试验协会)： 应用极为广泛，如 ASTM G1 (失重法试样制备与清洗)、ASTM G3/G5/G59/G102/G106/G108/G148 (各类电化学测试方法)、ASTM G31 (浸没腐蚀试验)、ASTM G46 (点蚀评估)、ASTM G48 (不锈钢点蚀/缝隙腐蚀测试)、ASTM B117 (盐雾试验)、ASTM D610/D714 (涂层锈蚀等级评定)、ASTM E376 (涡流测厚) 等。
中国标准：
- GB/T (国家标准)： 如 GB/T 16545 (腐蚀试样上腐蚀产物的清除)、GB/T 10123 (腐蚀术语)、GB/T 18590 (点蚀评定)、GB/T 19292.1-4 (金属和合金的腐蚀大气腐蚀性)、GB/T 25147（工业设备化学清洗缓蚀性能测试）、GB/T 3138（金属镀覆和化学处理表示方法相关耐蚀性测试）、GB/T 4334 (不锈钢晶间腐蚀试验)、GB/T 5776 (金属材料在表面海水中的暴露腐蚀试验)、GB/T 7998 (铝合金晶间腐蚀试验) 等。还有许多针对具体无损检测方法（如超声、射线、涡流、磁粉）的国家标准。
- 行业标准： 如石油行业的 SY/T 系列 (如管材腐蚀评价、缓蚀剂评定)，电力行业的 DL/T 系列，船舶行业的 CB 系列等，更具行业针对性。