机械工程材料腐蚀的危害及检测方法

1、腐蚀的形成和类型

各类材料都会趋近于某个低能量状态并维持稳定，金属则主要通过金属氧化物的途径而实现，尤其是以金、银为代表的各类贵重金属，此类材料在自然环境的作用下便已经保持氧化物的状态，必须以极为复杂的方法才可从中提取金属，当金属违背意愿回到“不洁净”状态时，便发生了腐蚀。从腐蚀的类型来看，主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。依据腐蚀的现象进行分类，具体可分为均匀腐蚀和材料某处的局部腐蚀。腐蚀的诱发因素错综复杂，对切削技工而言，各腐蚀类型中，最为常见的则是因生锈而产生的面腐蚀；在各类机械加工设备中，则以电化学腐蚀为主。

2、腐蚀的原因

金属材料的腐蚀成因中，极为关键的则是电化学稳定性，若电位值为负，材料所具有的稳定性则偏低，其在负值越大的情况下不稳定性则越强，金属离子化更为明显，导致材料发生明显腐蚀。此外，金属合金内部各成分也会对材料的质量造成影响，不同于单项合金材料的是，多项合金发生腐蚀的概率相对更高，原因在于各项的物化性质存在较明显的差异，在遇到电解液后产生的电位也有所不同。例如，在热处理作用下，材料将出现多种金相组织，当得到淬火处理后，各类组织均匀排列，此阶段具备较强的耐腐蚀能力；但进入到回火阶段后，此过程中碳物质的沉淀相析出量明显增多，导致材料的耐腐蚀性发生明显的衰退，若金属表面缺乏平整性，此时发生腐蚀的概率将明显加大。并且，金属在加工阶段将处于较极端的受冷或受热环境中，对于非氧化性的酸性盐类，此类性质的物质将更容易对金属材料的稳定性造成影响，使其发生明显的腐蚀，这一现象明显超过在碱性盐类环境中。

3、金属腐蚀性能的检测

3.1 直接观察法

直接观察法是最简单的办法，只需用双眼观察，凭借经验判断。首先被腐蚀的物体表面会残损不全，颜色也可能会发生变化，例如金属遭到腐蚀生锈，产生三氧化二铁，颜色呈红棕色。

3.2 无损检测法

无损检测法是利用瞬变电磁技术（TEM)进行检测的方法，可以在不开挖、不破坏防腐层、不影响管道正常运行的情况下进行检测。它通过检测管道的平均厚度，判断管道内部是否有异常增厚，以此来判断管道内是否出现腐蚀，原理是管壁厚度的不同会在瞬变响应曲线上具有明显的可分性。通常这种方法被应用在石油、石化、燃气、电力、供水等方面的防腐检测，从而降低工作人员检测时发生意外的风险，同时也比人工检测更加准确、快速、方便。它相较于直接观察法，具有较高的精准性、科学性，并且不会破坏材料的完整性，因此无损检测法应用相对较广泛。

3.3 在线监测法

所谓在线监测就是通过导线将设备连在需要检测的器械上，利用软测量的技术进行实时监控，这种方法虽然可以实时监测、及时反馈、快速应对，但一般不用于防腐检测、在线监测等。例如，检测高温、高压、高粉尘。因为这些环境太过于苛刻，一不小心就会造成意外，难以保证检测人员的人身财产安全。另外，人们也会利用在线监测法对轴承状态进行实时监控，防止过载和过热而发生危险。

3.4 腐蚀介质化学分析法

带有腐蚀性的物质和介质都统称为腐蚀介质，而腐蚀介质化学分析法就是对提取出的腐蚀介质进行分析。

3.5 腐蚀产物分析法

大气污染是加速大气腐蚀的主要因素之一，腐蚀产物分析法应用时，在腐蚀产物中检测到大气污染产物，如含氧化物、硫化物、粉尘等。通过腐蚀产物分析材料的腐蚀程度，可以知道影响材料腐蚀程度的物质有哪些，以便对材料进行优化、革新。

4、机械金属材料腐蚀问题的防治对策

4.1 切削加工中腐蚀防护

显然，潮湿空气环境中金属腐蚀概率较大，因此将两者完全隔绝后则可以起到防腐蚀的效果，但从实际情况来看，生产中并不具备完全隔绝潮湿空气的条件，更为妥当的是尽可能限制腐蚀，主要途径有：（1）内部保护：掺入耐腐蚀性能较好的合金元素，提高金属材料自身的耐腐蚀能力。（2）外部保护：通过刷漆、增设金属覆层的方式实现对材料外围的防护，使材料隔绝空气。

4.2 对机械材料的自然适应性的研究

要更好地解决机械金属材料存在的自然性腐蚀问题，对其加以科学的防治，最关键的就是要针对机械金属材料本身的性质进行自然适应性的研究。首先是可以采取户外暴露实验的方法，对不同种类的机械金属材料进行户外暴露，研究基础材料与空气、水分、温度等长期接触后所发生的化学反应，从而有效的评估不同种类材料在不同环境中的自然腐蚀程度，根据实验结果来采取有效的防治措施。其次是为了弥补户外暴露实验周期性较长的不足，还可以借助实验室研究的方法，对合成的机械技术材料的成分以及稳定性进行加速试验，还可以采取实验室模拟的方法，尽快的制定和完善相关资料，从而采取定期更换、添加防护涂层等方法来进行抗腐蚀防护。

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2021/0524/822.html