各腐蚀检测方法论——标准、方法、特殊工况耐蚀性

腐蚀检测方法种类繁多，针对不同腐蚀类型和工况条件的特点而设计，且通常配有相应的国际或国家标准。旨在系统评估并预测材料在特定乃至极端服役环境中的耐蚀行为，以提供其工程应用的腐蚀可靠性依据。以下将详细介绍主要的腐蚀检测方法、常用的参考标准，以及这些方法如何有效评估材料在特定工况下的耐腐蚀性，为材料在实际工作环境中服役提供更加有力的参考。

一、全面腐蚀评估方法

1. 浸泡试验

原理：
将试样完全浸入腐蚀介质中，经过一定时间后，通过失重、表面形貌观察、溶液分析等手段评估腐蚀速率和形态。

常用标准：
ASTM G31 - Standard Guide for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals
ISO 11130 - Corrosion of metals and alloys - Alternate immersion test in salt solution
GB/T 10124 - 金属材料 实验室均匀腐蚀全浸试验方法

图1. 浸泡实验各大标准中典型实验装置（可自行更改）

用途：
（1）用于模拟材料在低流动性化学介质中的长期腐蚀行为，如酸碱盐溶液或工业液体。
（2）考察其在均匀腐蚀条件下的耐蚀表现。
（3）可初步识别是否存在局部腐蚀风险。
（4）可在实验室条件下，通过控制温度和浓度等参数，实现对腐蚀环境的模拟。

2. 电化学测试

2.1 极化曲线（Tafel Extrapolation, Linear Polarization Resistance - LPR）

原理：
施加微扰电位或进行宽范围电位扫描，测得腐蚀电流密度，并据此推算腐蚀速率。

常用标准：
ASTM G5 - Standard Reference Test Method for Making Potentiodynamic Anodic Polarization Measurements
ASTM G59 - Standard Test Method for Conducting Potentiodynamic Polarization Resistance Measurements
ISO 17475 - Corrosion of metals and alloys - Electrochemical test methods - Guidelines for conducting potentiostatic and potentiodynamic polarization measurements
GB/T 24196 - 金属和合金的腐蚀 电化学试验方法 恒电位和动电位极化测量导则

评判依据：

用途：
（1）快速评估材料在特定电解质中（模拟海水、土壤溶液、化工介质等）的全面腐蚀速率。
（2）提供材料活化/钝化行为信息，对评估不锈钢、钛合金等钝化材料在特定介质中维持钝态的能力（与耐点蚀、缝隙腐蚀相关）有重要参考价值。
（3）可初步判断点蚀敏感性（观察阳极极化曲线上是否存在明显的击穿电位）。

2.2 电化学阻抗谱 （Electrochemical Impedance Spectroscopy）

原理：
施加微幅多频交流电信号，通过解析阻抗响应来表征腐蚀界面状态。

常用标准：
ASTM G106 - Standard Practice for Verification of Algorithm and Equipment for Electrochemical Impedance Measurements
ISO 16773 - Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on coated and uncoated metallic specimens
GB/T 38812 - 金属和合金的腐蚀 电化学阻抗谱试验方法导则

评判依据：

用途：
（1）评估材料表面钝化膜的质量、稳定性及破损/修复行为，这对于预测在含Cl⁻介质等易引发局部腐蚀环境中的点蚀、缝隙腐蚀敏感性至关重要。
（2）探究缓蚀剂的防腐原理和抑腐效果。
（3）评估涂层对基材的腐蚀防护能力及其服役可靠性。

二、局部腐蚀评估方法

3. 点蚀和缝隙腐蚀评估

3.1 临界点蚀温度 / 临界缝隙腐蚀温度测试

原理：
在固定浓度的氧化性介质（如FeCl₃溶液）中，逐步升高温度，观察材料表面开始发生点蚀或缝隙腐蚀的临界温度（CPT/CCT）。若临界温度越高，则该材料对这一局部腐蚀的敏感性越弱，耐蚀性越好。

常用标准：
ASTM G48 - Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion Resistance of Stainless Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution (Methods A, B, E 常用于CPT/CCT)
ISO 15324 - Corrosion of metals and alloys - Determination of critical pitting temperature under potentiostatic control

3.2 动电位扫描点蚀击穿电位测试

原理：
在含Cl⁻介质中进行阳极极化扫描，测定材料发生点蚀的临界电位（击穿电位Eb）。若被测材料的Eb越正（越高），则说明其对点蚀的抵抗力越强，耐点蚀性优异。

常用标准：
ASTM G5 / G61 - Standard Test Method for Conducting Cyclic Potentiodynamic Polarization Measurements for Localized Corrosion Susceptibility of Iron-, Nickel-, or Cobalt-Based Alloys （G61 更常用）
ASTM G150 - Standard Test Method for Electrochemical Critical Pitting Temperature Testing of Stainless Steels
ISO 17864 - Corrosion of metals and alloys - Determination of critical pitting temperature for stainless steels under potentiostatic control
GB/T 17899 - 不锈钢点蚀电位测量方法

3.3 化学浸泡点蚀/缝隙腐蚀试验（如FeCl₃试验）

原理：
将试样（常使用带缝隙的试样）浸入强氧化性酸性氯化物溶液（如6% FeCl₃）中，在规定时间和温度下浸泡，通过失重、最大点蚀深度、表面观察评级。

常用标准：
ASTM G48（Methods A, B, C, D, F 常用于浸泡评级）

用途：
（1）专用于检测材料在含氯化物和氧化性环境中局部腐蚀抗性。
（2）CPT/CCT 测试特别能反映材料在温度变化工况下的局部腐蚀风险（如热交换器、海水管路）。
（3）FeCl₃浸泡常用于快速筛选材料性能，或评估不同合金成分和热处理工艺对抗局部腐蚀能力的影响，为材料优化提供高效依据。

4. 晶间腐蚀评估（往期推文已叙述，不再过多赘述）

5. 应力腐蚀开裂评估（往期推文已叙述，不再过多赘述）

三、其他重要方法

6. 盐雾试验

原理：
通过模拟含氯化物的腐蚀环境，将试样暴露在连续的或周期性的盐雾中。

常用标准：
ASTM B117 - Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus
ISO 9227 - Corrosion tests in artificial atmospheres - Salt spray tests
GB/T 10125 - 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验

评判依据：
失重法：这三大标准都依赖于失重法来评估腐蚀速率，确保腐蚀速率计算的准确性。
表面观察法：目视观察腐蚀产物的分布、表面腐蚀的程度是这些标准共同采用的评判依据。
腐蚀产物解析：通过物相构成与分布来揭示材料耐蚀机制。

用途：
（1）主要用于评估涂层体系（油漆、电镀、转化膜）在含盐潮湿大气环境中的防护性能。
（2）对裸金属，常用于快速比较不同材料或表面处理的耐大气腐蚀（主要是锈蚀）和耐点蚀起始能力，但结果与实际长期大气暴露的相关性有时不佳。

循环腐蚀试验（CCT，如Prohesion, GM9540P, Ford APGE, ISO 11997, ASTM D5894, SAE J2334）能够实现干湿交替-盐雾-湿热多模态循环加载，突破传统盐雾试验的单一腐蚀机制局限，能更好地模拟真实大气环境。

7. 高温氧化/热腐蚀测试

原理：
针对高温空气以及含硫、钒、盐等致蚀组分的燃气介质，测定材料在服役过程中表现出的抗氧化与耐高温腐蚀特性。

常用标准：
ASTM G54 - Standard Practice for Simple Static Oxidation Testing （不常用，更多是指导原则）
ASTM G79 - Standard Practice for Evaluation of Metals Exposed to Carburization Environments
ISO 21608 - Corrosion of metals and alloys - Test method for isothermal exposure oxidation testing under high-temperature corrosion conditions for metallic materials

评判标准：

实际中常根据具体应用（如航空发动机、燃气轮机、热处理炉）设计试验，参考相关行业规范。

用途：
专门评估材料在高温（通常在500°C以上）空气或含硫、钠、钾、钒等杂质的燃烧气体环境（如航空发动机、燃气轮机、锅炉、热处理炉）中的抗氧化和抗热腐蚀能力。

总结

用途：
专门评估材料在高温（通常在500°C以上）空气或含硫、钠、钾、钒等杂质的燃烧气体环境（如航空发动机、燃气轮机、锅炉、热处理炉）中的抗氧化和抗热腐蚀能力。

对于复杂工况，往往需要组合多种测试方法来全面评估材料的耐蚀性。选择最合适的检测方法和标准，需要紧密结合材料的预期应用环境（介质、温度、应力状态、时间等）和关心的主要腐蚀失效模式。