機械工程材料腐蝕的危害及檢測方法

付秋林 王捷

摘要：由于機械制造的原材料、生產環境以及加工機械設計等客觀因素，往往會導致機械的腐蝕，這會嚴重影響到正常生產。有時輕微的腐蝕或者是材料的內部遭到腐蝕，僅憑肉眼難以準確判斷，如果只憑材料表面的顏色、質地、觸感等方面粗略的判斷，難免會出現差錯，因此不得不借助其他一些更加嚴謹可靠的檢測方法來判斷材料的腐蝕情況。

關鍵詞：機械;腐蝕;檢測方法

1、腐蝕的形成和類型

各類材料都會趨近于某個低能量狀態并維持穩定，金屬則主要通過金屬氧化物的途徑而實現，尤其是以金、銀為代表的各類貴重金屬，此類材料在自然環境的作用下便已經保持氧化物的狀態，必須以極為復雜的方法才可從中提取金屬，當金屬違背意愿回到“不潔凈”狀態時，便發生了腐蝕。從腐蝕的類型來看，主要有化學腐蝕和電化學腐蝕兩類。依據腐蝕的現象進行分類，具體可分為均勻腐蝕和材料某處的局部腐蝕。腐蝕的誘發因素錯綜復雜，對切削技工而言，各腐蝕類型中，最為常見的則是因生銹而產生的面腐蝕;在各類機械加工設備中，則以電化學腐蝕為主。

2、腐蝕的原因

金屬材料的腐蝕成因中，極為關鍵的則是電化學穩定性，若電位值為負，材料所具有的穩定性則偏低，其在負值越大的情況下不穩定性則越強，金屬離子化更為明顯，導致材料發生明顯腐蝕。此外，金屬合金內部各成分也會對材料的質量造成影響，不同于單項合金材料的是，多項合金發生腐蝕的概率相對更高，原因在于各項的物化性質存在較明顯的差異，在遇到電解液后產生的電位也有所不同。例如，在熱處理作用下，材料將出現多種金相組織，當得到淬火處理后，各類組織均勻排列，此階段具備較強的耐腐蝕能力;但進入到回火階段后，此過程中碳物質的沉淀相析出量明顯增多，導致材料的耐腐蝕性發生明顯的衰退，若金屬表面缺乏平整性，此時發生腐蝕的概率將明顯加大。并且，金屬在加工階段將處于較極端的受冷或受熱環境中，對于非氧化性的酸性鹽類，此類性質的物質將更容易對金屬材料的穩定性造成影響，使其發生明顯的腐蝕，這一現象明顯超過在堿性鹽類環境中。

3、金屬腐蝕性能的檢測

3.1直接觀察法

直接觀察法是最簡單的辦法，只需用雙眼觀察，憑借經驗判斷。首先被腐蝕的物體表面會殘損不全，顏色也可能會發生變化，例如金屬遭到腐蝕生銹，產生三氧化二鐵，顏色呈紅棕色。

3.2無損檢測法

無損檢測法是利用瞬變電磁技術（TEM）進行檢測的方法，可以在不開挖、不破壞防腐層、不影響管道正常運行的情況下進行檢測。它通過檢測管道的平均厚度，判斷管道內部是否有異常增厚，以此來判斷管道內是否出現腐蝕，原理是管壁厚度的不同會在瞬變響應曲線上具有明顯的可分性。通常這種方法被應用在石油、石化、燃氣、電力、供水等方面的防腐檢測，從而降低工作人員檢測時發生意外的風險，同時也比人工檢測更加準確、快速、方便。它相較于直接觀察法，具有較高的精準性、科學性，并且不會破壞材料的完整性，因此無損檢測法應用相對較廣泛。

3.3在線監測法

所謂在線監測就是通過導線將設備連在需要檢測的器械上，利用軟測量的技術進行實時監控，這種方法雖然可以實時監測、及時反饋、快速應對，但一般不用于防腐檢測、在線監測等。例如，檢測高溫、高壓、高粉塵。因為這些環境太過于苛刻，一不小心就會造成意外，難以保證檢測人員的人身財產安全。另外，人們也會利用在線監測法對軸承狀態進行實時監控，防止過載和過熱而發生危險。

3.4腐蝕介質化學分析法

帶有腐蝕性的物質和介質都統稱為腐蝕介質，而腐蝕介質化學分析法就是對提取出的腐蝕介質進行分析。

3.5腐蝕產物分析法

大氣污染是加速大氣腐蝕的主要因素之一，腐蝕產物分析法應用時，在腐蝕產物中檢測到大氣污染產物，如含氧化物、硫化物、粉塵等。通過腐蝕產物分析材料的腐蝕程度，可以知道影響材料腐蝕程度的物質有哪些，以便對材料進行優化、革新。

4、機械金屬材料腐蝕問題的防治對策

4.1切削加工中腐蝕防護

顯然，潮濕空氣環境中金屬腐蝕概率較大，因此將兩者完全隔絕后則可以起到防腐蝕的效果，但從實際情況來看，生產中并不具備完全隔絕潮濕空氣的條件，更為妥當的是盡可能限制腐蝕，主要途徑有：（1）內部保護：摻入耐腐蝕性能較好的合金元素，提高金屬材料自身的耐腐蝕能力。（2）外部保護：通過刷漆、增設金屬覆層的方式實現對材料外圍的防護，使材料隔絕空氣。

4.2對機械材料的自然適應性的研究

要更好地解決機械金屬材料存在的自然性腐蝕問題，對其加以科學的防治，最關鍵的就是要針對機械金屬材料本身的性質進行自然適應性的研究。首先是可以采取戶外暴露實驗的方法，對不同種類的機械金屬材料進行戶外暴露，研究基礎材料與空氣、水分、溫度等長期接觸后所發生的化學反應，從而有效的評估不同種類材料在不同環境中的自然腐蝕程度，根據實驗結果來采取有效的防治措施。其次是為了彌補戶外暴露實驗周期性較長的不足，還可以借助實驗室研究的方法，對合成的機械技術材料的成分以及穩定性進行加速試驗，還可以采取實驗室模擬的方法，盡快的制定和完善相關資料，從而采取定期更換、添加防護涂層等方法來進行抗腐蝕防護。

4.3采用新材料和涂層保護技術

對抗高溫腐蝕要解決好機械金屬材料容易發生的高溫腐蝕問題，就要從以下2個方面來進行防治。首先就是加快對新型耐高溫機械金屬材料的研發與測試，目前在機械航天領域之中比較頻繁使用到的耐高溫材料大多是鎳基超合金，這一類材料能夠對抗的高溫極限為1100℃左右。為了突破這一極限，經過科學研究發現，鈮基硅化物合金能夠對抗的最高溫度在1600℃左右，并且還能夠保證高溫運轉與低溫損傷之間的平衡，因此要想更為有效的防治機械飛行器發動機的高溫腐蝕，就可以逐漸的采用鈮基硅化物合金來進行發動機渦輪葉片的制作。其次除了在原材料上有所突破之外，還可以采用成本較低的涂層保護方法來對抗高溫腐蝕，比如采用等離子噴涂、硅化物噴涂等的方法來保護發動機的渦輪葉片，同時隨著科研技術的進步，也已經發明和生產了發動機專用涂層漿料。

4.4對機械材料的力學分析與檢測

要想盡可能的減少承重應力對機械技術材料造成的腐蝕問題，還需要對機械技術材料進行必要的力學分析和檢測。首先就是要針對機械金屬材料特殊性來制定和完善相應的力學性能指標，對不同種類的機械技術材料表現在強度、塑性以及彈性等方面的力學特性進行明確和劃分。其次就是要通過拉伸實驗的方法來測定基礎材料的力學性能，通過比例計算、定標距試樣、物理屈服性能測試等的步驟來明確容易發生應力腐蝕的關鍵位置和敏感區域，從而針對這些特定的區域進行抗腐蝕防治。

結束語

簡言之，金屬材料的綜合使用效果較好，在機械制造業得到廣泛的應用，但金屬材料容易受到溫度、酸堿度等因素的影響，從而發生不同程度的腐蝕現象，不利于材料的正常使用。在生產制造過程中，需通過多種手段防護金屬材料，提高其耐腐蝕能力。

參考文獻

[1]張曉燕，許樹勤，劉應忠，張宏亮，姚敏敏.耐腐蝕高頸法蘭胎模鍛造成形的數值模擬[J].鍛壓裝備與制造技術，2009，44（02）：69-71.

[2]丁旭，孫麗華.機械產品耐腐蝕材料的合理選擇[J].機械設計與制造，2000（01）：68-69.

[3]高慶旺.花崗巖石材在我廠防腐蝕工程中的應用[J].硫磷設計，1997（02）：43-45.

[4]王天民.塑料在房屋建筑中的新應用[J].吉林建材，1996（03）：4-5.