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| 标准编号 | GB/T 18590-2025 (GB/T18590-2025) | | 中文名称 | 金属和合金的腐蚀 点蚀评价指南 | | 英文名称 | Corrosion of metals and alloys - Guidelines for the evaluation of pitting corrosion | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H25 | | 国际标准分类 | 77.060 | | 字数估计 | 18,189 | | 发布日期 | 2025-08-29 | | 实施日期 | 2026-03-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 18590-2001 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 18590-2025: 金属和合金的腐蚀 点蚀评价指南
ICS 77.060
CCSH25
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 18590-2001
金属和合金的腐蚀 点蚀评价指南
2025-08-29发布
2026-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 蚀坑的识别和观察 1
4.1 初步的低倍目视检查 1
4.2 蚀坑尺寸和形状的光学显微镜观察 1
4.3 原位无损检测 2
4.4 非原位观察技术 3
5 点蚀程度 4
5.1 失重 4
5.2 点蚀坑深度测量 4
6 点蚀的评价 5
6.1 概述 5
6.2 标准图表法 6
6.3 金属穿透法 7
6.4 统计法 8
6.5 力学性能的损失 8
7 试验报告 9
8 附加信息 9
参考文献 10
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 18590-2001《金属和合金的腐蚀 点蚀评定方法》,与GB/T 18590-2001相
比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
---增加了第3章“术语和定义”;
---更改了初步的低倍目视检查方法以及蚀坑尺寸和形状的光学显微镜观察方法(见4.1和
4.2,2001年版的3.1);
---更改了射线照相法的说明(见4.3.2,2001年版的3.2.1);
---增加了非原位观测技术(见4.4);
---增加了不锈钢进行大气暴露得到最大坑深D 与暴露时间t的关系式(见6.4.5);
---增加了试验报告内容[见第7章a)、g)、h)、k)];
---删除了显微镜测量方法的重现性(2001年版的附录A)。
本文件修改采用ISO 11463:2020《金属和合金的腐蚀 点蚀评价指南》,与ISO 11463:2020的技
术性差异及其原因如下:
---增加了“6.5力学性能的损失”,原因是第7章试验报告部分要求提供腐蚀导致的力学性能变化
和所用的测定方法,但是原文没描述测定方法,本文件参考 ASTM G46-94(2013)和
ISO 11463:1995,增加此节描述测定方法。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本文件起草单位:上海材料研究所有限公司、冶金工业信息标准研究院、中纲不锈钢管业科技山西
有限公司、北京科技大学、江苏宜海新能源材料科技有限公司、钢铁研究总院有限公司。
本文件主要起草人:李光福、纪开强、田子健、翟蓓蕾、纪毓成、侯捷、吕战鹏、丰涵、孔德成、魏晓晋、
董超芳、宋志刚、李倩、张锟、孙梦寒。
本文件2001年首次发布,本次为第一次修订。
引 言
不论是在实际应用中需要预测金属结构的剩余寿命,还是在实验室中用来选择特定用途的耐点蚀
材料,确定点蚀的程度及其特征都很重要。点蚀坑还可以作为诸如应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳等其他损
伤模式的前兆。
待测试材料的应用状况将决定待评估蚀坑的最小尺寸,并将决定要测量的最重要参数是否是蚀坑
密度、平均蚀坑深度、最大蚀坑深度或其他参数。
金属和合金的腐蚀 点蚀评价指南
1 范围
本文件给出了用于识别和观察蚀坑、评价点蚀和蚀坑生长速率的程序选择指南。
本文件适用于金属和合金发生点蚀后对点蚀状况与评价。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 蚀坑的识别和观察
4.1 初步的低倍目视检查
4.1.1 无论是否使用低倍放大镜,都可对被腐蚀的金属表面进行目视观察以确定腐蚀程度和蚀坑的明
显位置。通常建议对腐蚀表面拍照,以便与清除腐蚀产物后的清洁表面或未使用过的新材料块作对比。
4.1.2 如果金属试样暴露在未知环境中,腐蚀产物的成分对确定腐蚀原因可能是有价值的。宜按照所
推荐的清除微粒状腐蚀产物的程序进行处理,宜将清除掉的这些产物保存起来以便将来识别。
4.1.3 为了充分暴露蚀坑,宜使用清洗程序来清除腐蚀产物。对于轻微附着的腐蚀产物,仅需用水冲
洗后再进行轻微的机械清洗。对于附着性较强的产物,则需要化学清洗。GB/T 16545[1]提供了一系列
的化学清洗工艺。为确保避免对母材的腐蚀,宜先进行预先试验。
4.2 蚀坑尺寸和形状的光学显微镜观察
4.2.1 观察清洗后的金属表面,确定蚀坑的大致尺寸和分布。然后使用低放大倍数(约为20倍)的显
微镜进行更详细的观察。蚀坑可能有各种尺寸和形状。对金属表面的目视检查可以观察到圆形、细长
或不规则的开口,但很少能准确地观察到表面以下蚀坑的腐蚀程度。因此,通常需要对蚀坑进行横截面
剖析,以确定其实际形状。图1显示了蚀坑的几种常见横截面形状。
a) 窄深型 b) 椭圆型 c) 宽浅型
d) 皮下型 e) 底切型
f) 微观结构取向---水平型 g) 微观结构取向---垂直型
图1 蚀坑的不同横截面形状
4.2.2 用显微镜统计蚀坑数量以确定蚀坑密度是很困难的。但借助塑料网格会使其变得较容易。将
带有边长为3mm~6mm正方形网格的格栅放置在金属表面上,记录每个正方形网格中的蚀坑数量。
然后依次移动网格直到所有表面都被观测。这种方法减少了用眼疲劳,因为这样观察视场可以不必担
心错过有意义的部位。放大有意义的部位也可以减小用眼强度。另一种方法是将试样安装在x-y台
架上,测量蚀坑的数量和空间分布。在适用的情况下与光学深度测量相结合,可以确定蚀坑的数量、深
度和空间分布。
4.2.3 在光学观测受限情况下,采用无限焦显微镜和激光共聚焦显微镜等先进的光学显微镜技术,可
获得蚀坑表面的三维图像,这最适用于图1a)~图1c),但不适用于底切型。该测量可以用来观察表面
特征和量化表面粗糙度、蚀坑深度和表面轮廓等。
4.2.4 进行金相观察,要选择截取具有代表性的含蚀坑的金属表面来制备金相试样。如果沿横截面观
察腐蚀产物,如有必要,可在截取前对该表面用镶样化合物固定。显微观察可以确定蚀坑与夹杂或微观
组织是否有关,或者判断这些孔洞是真正的蚀坑还是由晶间腐蚀或脱合金成分腐蚀等造成的金属损失。
4.3 原位无损检测
4.3.1 概述
许多技术已经发展到可不必破坏材料就能探测金属表面的裂纹或孔洞(见文献[2])。相对于前面
所提及的那些方法,这些方法在定位和确定蚀坑的形状方面虽然效果欠佳,但由于经常用于原位测
量,因而更适用于现场。
4.3.2 射线照相法
如X射线之类的辐射可以穿透物体。透过的射线强度随材料厚度的变化而变化。缺陷如果能引
起X射线吸收的变化,就可以被检测到。探测器或胶片可用于提供内部缺陷的形貌。金属厚度的检测
主要取决于有效能量的输出。蚀坑应深到需检测的金属厚度的0.5%,并宜注意确保蚀坑不会与先前存
在的孔洞混淆。
4.3.3 电磁法
4.3.3.1 涡流可用于探测导电材料在结构上的缺陷和不规则性。当试样暴露在一个由通交流电的线圈
产生的变化磁场之中时,涡流在试样中产生,同时反过来它自身也会产生一个磁场。有缺陷的材料产生
的磁场不同于作为参照物的无缺陷材料产生的磁场,需要合适的探测仪器来确定这些差别。
4.3.3.2 铁磁材料的磁感应是可采用的另一种方法。在磁场横截面方向上的不连续点导致该部位表面
上形成一个漏磁场。将铁磁粉放在材料表面以探测漏磁场并且显现不连续点的大小和形状。用此方法
可以探测到非常小的缺陷。但该方法受缺陷相对磁场的方向性要求、材料可能需退磁以及可检测部件
的有限形状的限制。
4.3.4 超声波法
利用超声波,通过如油或水的耦合剂把声音能量的脉冲传到金属表面,在那里产生波,反射回来的
声波转化为电信号,通过解释电信号可以显现缺陷或蚀坑的位置。接触和浸泡两种方法均可采用,可应
用各种技术。宜从无蚀坑表面开始检测。蚀坑形貌、选用的超声波技术、探头和探伤仪的性能对该检测
有影响。可建立关于缺陷尺寸和位置的信息。但是,宜对该技术表征蚀坑的能力进行评估,制定用于比
较的参考标准。宜对操作人员进行技术应用和结果解释方面的培训。
4.3.5 渗透法
表面开口的缺陷可以通过渗液来探测。在除去多余的渗液后,缺陷里的渗液会渗出表面,通过喷淋
一种能与渗液中的染色剂起反应的显影液来对缺陷定位;或者渗液中含有荧光材料,可在紫外线下显现
缺陷。缺陷的大小可以通过颜色的强度或渗液渗出速率来表征。此方法只能提供蚀坑大致的深度和尺
寸信息。
4.3.6 复形法
在表面用一种材料对点蚀表面的蚀坑进行复形,而且这种材料可在不破坏他自身形貌的条件下从
表面剥离下来,可得到与蚀坑表面一致的形貌。但这种方法不适用于皮下型和底切型的蚀坑。被剥离
下来的材料包含对原始表面的复形,在某些情况下使得分析比在原始表面上更容易进行。复形法特别
适用于分析非常小的蚀坑。
4.4 非原位观察技术
4.4.1 概述
几种非原位的精密技术可用于观察金属样品中蚀坑的大小、形状和分布。其应用涉及将试样运送
到实验室或专用分析设施。其中一些技术在4.4.2~4.4.5中进行描述。
4.4.2 扫描电子显微法
扫描电子显微镜(SEM)可用来获得包含形貌和相衬度信息的图像。其是获取表面蚀坑图像的一
种非常有用的技术,可用来确定蚀坑的尺寸及其与金属微观组织结构中不同相之间的关系。结合能量
色散X射线能谱(EDS)和波长色散X射线能谱(WDS),可确定蚀坑内各种腐蚀产物的元素组成和分
布。然而对于较深的蚀坑中和在蚀坑口发生皮下底切的地方,电子发射会被屏蔽而无法被探测器接
收,这会限制该技术用于蚀坑形态成像的有效性。
4.4.3 X射线计算机断层扫描法
X射线计算机断层扫描(CT)是一种非破坏性的技术,结合重构软件,可实现蚀坑三维成像。这些
图像是通过使用高强度X射线源对样品片层扫描信息来构建的,可以是常规实验室的X射线管,也可
以是同步加速器X射线源。由于X射线的衰减,试样的厚度将受到限制。可要求进行平行于表面的切
片以减少厚度。该技术是复杂形状蚀坑三维成像的有力工具。
4.4.4 图像法
图像法是一种通过使用诸如光学显微镜或X射线计算机断层扫描,对图像进行后处理以提取定量
信息的测量技术。该技术可用于图像分析或后处理的自动化,以减少时间和成本。其还允许分析大量
的图像,从而提高测量的统计可靠性。图像分析可以使显微照片得到快速处理,并能产生比人工方法更
准确、统计上更可靠的数据。
4.4.5 轮廓法
轮廓法用于测量样品的物理表面几何形状或形貌。它可分为“接触型”或“非接触型”。接触轮廓测
量法是将已知针尖尺寸的触头与样品表面接触,然后在样品表面进行扫描。当触针接触到表面的高点
和低点时,触针尖的位移被监测记录为其位置的函数。从这些数据中,可测量到诸如粗糙度的表面物理
特征,诸如点蚀的任何感兴趣的特征都可以进行识别和量化。
非接触方法记录同样类型的信息,它们通常使用基于激光的光学方法,如无限焦显微镜,且不需要
与样品表面进行直接物理接触。这些技术通过积累在不同的光学焦平面的图像得出3D表面轮廓。通
过白光干涉法,即对比光从样品表面反射和光从参考镜反射的光之间的相位差,可能记录到表面形态路
径长度差异而得出3D表面轮廓。激光共聚焦显微镜也可提供类似的信息。
这些技术的缺点是它们只能表征从光学上探测到的信息,主要适用于如图1a)~图1c)的蚀坑类型
(也参见4.2.3)。
5 点蚀程度
5.1 失重
除非均匀腐蚀很轻微而点蚀又相当严重时,一般不推荐用失重法测量点蚀程度。如果均匀腐蚀明
显,点蚀对金属的失重影响很小,则不能通过失重法准确地评定点蚀损伤。在任何情况下,失重仅能提
供由于点蚀造成的总的金属损失,但不能提供蚀坑密度和深度的信息。但在任何情况下都不宜忽略失
重,因为它可能很有价值。比如,失重结合点蚀表面的观察就足以在实验室测试中评估合金的耐点蚀性
能。失重也可能有助于探测表面之下存在的金属损失。
5.2 点蚀坑深度测量
5.2.1 金相法
可通过将预先选好的蚀坑垂直剖开,用金相法镶嵌横截面,然后抛光表面进行测量以确定蚀坑深
度。一种更好的或可代替的方法是从稍偏离蚀坑的位置截开,然后慢慢地磨至蚀坑出现的截面上。正
好横截蚀坑是很难的,而且可能错过最深的部分。蚀坑的深度需要用带已校准目镜的显微镜,在平整抛
光的表面上测量。此方法非常精确,但它要求对蚀坑的选择上需有良好的操作技巧和判断力,以及良好
的横截蚀坑的技术。其局限性在于耗费时间、可能未能选到最深的蚀坑、截面的位置不是蚀坑的最深位
置等。这种技术还会导致试样的破坏。
5.2.2 机械加工法
注:见文献[3-4]。
5.2.2.1 这种方法要求样品有基本规则的形状,而且通常要破坏试样。先测量试样基本没有受腐蚀影
响的两个面之间的厚度,即原始厚度。选择试样一侧表面相对未受影响的部分,安装在精密车床、磨床
或铣床上对有蚀坑的另一面进行机加工,直到除去所有的腐蚀痕迹,再测量试样厚度,即加工后的厚度。
原始厚度减去加工后的厚度,就是最大腐蚀坑深度。软金属可能会碰到擦伤和抹平的问题,蚀坑可能会
被抹除。同样,夹杂也可能从金属中去除掉而干扰检查。在未加工表面上重复上述过程,除非第一面加
工完后厚度已经减少50%或更多。
5.2.2.2 这种方法同样适用于测定样品中蚀坑深度的分布。记下可见的蚀坑数,然后磨去已测量过的
表面(每一步去除的材料量将决定蚀坑深度的不确定度)。继续这一过程,记下每一个蚀坑被加工到不
再可见时所去除材料的深度。蚀坑的深度将介于最后一次观察到坑的深度和不再观察到坑的材料深度
之间。
5.2.3 测微计或测深规测量法
5.2.3.1 这种方法是利用一个连接到千分尺的探针或校准过的深度计,来穿透蚀坑孔洞进行测量。先
需彻底除去蚀坑周围的腐蚀产物或堆积物,将仪器放在蚀坑口边缘的未受影响区域进行调零。
将针插入蚀坑内直到触到底部。针伸入的距离就是蚀坑的深度。最好使用恒张力的仪器,以最大
程度减少对蚀坑底部金属的穿透。如果将立体显微镜与该技术结合使用,效果会更好,因为被放大的蚀
坑可以确保针尖达到蚀坑的底部。这种方法的局限性在于蚀坑的开口要大到足以使针伸入时不受阻
碍。这种方法不适用于测量那些底切型的蚀坑或有很强的方向性的蚀坑。
5.2.3.2 该类方法中还有一种是将探针连接到球径仪上,并通过微安计和电池连接到试样上(见文献
[4-5])。当探针接触到蚀坑的底部时,构成一个电流回路,探针的移动就是蚀坑深度的测量。这种方法
仅局限于形状非常规则的蚀坑,因为探针碰到蚀坑的边缘或导电性的堆积物时会给出错误的读数。
5.2.4 显微法
5.2.4.1 这种方法在蚀坑非常狭窄或仪器的探头很难伸入蚀坑内的情况下特别有价值。只要光在蚀坑
底可以聚焦,就可采用这种方法。该法不适用于图1e)中的情况。
5.2.4.2 采用放大范围在50倍~500倍、带有校准过的微调旋钮(例如1分度=0.001mm)的金相显微
镜。如果没有微调旋钮,可以将千分表安装在显微镜上,以显示载物台相对于显微镜主体的运动。
5.2.4.3 将金属表面的单个蚀坑放在低倍(50倍)物镜正中,增加物镜的倍数直到蚀坑面积占有视野的
大部分,在蚀坑的边缘先粗调后微调进行聚焦,记录最初微调旋钮的读数,用微调旋钮在蚀坑底聚焦,记
录旋钮读数。微调旋钮最初读数与最后读数的差值就是蚀坑的深度。
5.2.4.4 对每个坑重复5.2.4.3步骤以确定坑深分布。另外,许多现代仪器都配备了从光学显微镜图像
中自动测量坑深度的软件。
5.2.4.5 从这种技术衍生的一种方法是使用干涉显微镜。一束光被一分为二,一部分投射到试样,另一
部分投射到参照镜的表面。从这两个表面反射回来的光线重新组合形成干涉条纹,提供了试样表面的
形貌图。这些条纹可以用来测量金属表面垂直方向上的偏差。但是,这种方法局限于深度小于25μm
的较浅蚀坑,因为条纹数增加到一定程度会使计数变得困难。
6 点蚀的评价
6.1 概述
有几种方法可以用来描述蚀坑的情况,给出一个定量的表达式来表示他的重要性或用来预测一种
材料的寿命。在本章中将阐述一些较常用的方法,通常单独采用任何一种方法均是不够的。
6.2 标准图表法
注:见文献[4]。
6.2.1 根据标准图表按照密度、尺寸和深度来对蚀坑评级,如图2所示。A列和B列与金属表面的点
蚀程度相关(即A列是用每单位面积的点蚀数来评级,B列以显示这些蚀坑的平均尺寸来评级,C列按
破坏程度或平均深度来评级)。一个典型评级A-3、B-2、C-3分别代表蚀坑的密度为5×104 个/m2、平
均蚀坑开口为2.0mm2、平均蚀坑深度为1.6mm。
6.2.2 这种方法为擅长运用图表交流的人们提供了一种有效方法,而且是一种与其他试验结果作比较
的储存数据的简单方法。然而,测量所有蚀坑烦琐且费时,且有时所费时间并不值得,因为最大值(如蚀
坑深度)通常比平均值更有意义。
标引序号说明:
A B C
密度 尺寸 深度
1 2.5×103m-2 0.5mm2 0.4mm
2 1×104m-2 2.0mm2 0.8mm
3 5×104m-2 8.0mm2 1.6mm
4 1×105m-2 12.5mm2 3.2mm
5 5×105m-2 24.5mm2 6.4mm
图2 蚀坑的标准评级图
6.3 金属穿透法
6.3.1 测量最深的蚀坑并根据蚀坑的最大深度或十个最深蚀坑的平均深度,或最好是两者兼用,来表
示金属穿透程度。当金属与封装气体或液体相关,孔洞会导致流体的损失时,这种方法尤其重要。
6.3.2 金属穿透程度也可以用点蚀因子F 来表示。它是最深金属穿透值Dmax与失重确定的平均金属
穿透值Dav的比值,如式(1)所示:
F=
Dmax
Dav
(1)
点蚀因子为1表示均匀腐蚀,该值越大则穿透程度越大。点蚀因子不适用于点蚀或均匀腐蚀很小
的情况,因为当分子或分母中任意一个趋近于零时,可能会得到零或无穷大。
6.4 统计法
6.4.1 本文件简要讨论统计在腐蚀数据分析中的运用,以表明统计学在点蚀数据评价方面的意义。更
详细的资料信息见文献[6-9]。
6.4.2 点蚀在金属表面发生的几率取决于一系列因素,如金属的点蚀倾向、溶液的腐蚀性、试样的面积
和暴露的时间。可进行点蚀机率试验以确定金属对点蚀的敏感性,但它不能提供关于点蚀扩展速率的
信息(见文献[10]),而且这些结果仅仅适用于所暴露的条件。点蚀机率P 是以一定数量的试样暴露在
特定的条件下,发生点蚀的试样的百分比来表示,如式(2)所示:
P=
Nρ
N ×100%
(2)
式中,Nρ为发生点蚀的试样数,N 为试样总数,见文献[11-12]。
6.4.3 蚀坑深度与面积或暴露时间的关系会随环境、所暴露的金属及其他变量发生改变。在6.4.4和
6.4.5中所列举的关系式为特定暴露条件的例子。
6.4.4 式(3)是关于一段钢管在土壤中的最大点蚀深度D 与面积A 之间的关系。
D=bAa (3)
式中a和b是由直线的斜率和y轴截距推导而来的常数,它们是将管道上连续增加面积上的平均
坑深的对数与相应面积的对数绘制成坐标图得出来的,见文献[13-15]。
与面积的相关性是由于随着腐蚀面积的增加,点蚀样本的尺寸也发生变化,从而增加了发现最大点
蚀深度的机会。
6.4.5 已发现铝暴露于各种水溶液中的最大点蚀深度D 是随时间的立方根发生变化,如式(4)所示:
D=Kt
3 (4)
式中,K 为常数,是水溶液成分和合金成分的函数,见文献[11]和[16]。
已发现这种关系式适用于几种铝合金暴露在不同水溶液中的情况。
在不锈钢暴露于大气中的情况下,发现最大坑深D 与暴露时间t的关系式如式(5)所示:
D=ctm (5)
式中m 和c为常数。
常数m 与大气的腐蚀程度有关,腐蚀程度随空气中氯浓度的增加而增大。通过多元回归分析,得到
了常数c与合金元素含量之间的关系,这为预测不同级别不锈钢的最大坑深提供了可能性,见文献[6]。
蚀坑生长速率可由式(4)或式(5)求导来确定。
6.4.6 极值概率统计学(见文献[7,17])已经成功地用于根据小面积上得到的最大蚀坑深度,来估计大
面积上的最大蚀坑深度(见文献[4,11,16])。其步骤是先测量点腐蚀后的试样,然后将蚀坑深度按递增
方式排列。每一个等级的标定通过以下关系式进行,M/(N+1),M 是等级数,N 是试样的总个数。例
如,将要标定的位置是十个数值中的第二个数值,2/(10+1)=0.1818。这些值被标定在极值概率的纵
坐标上,与它们各自的最大蚀坑深度构成坐标平面。如果是一条直线表明极值统计学适用。直线的外
推法可以用来确定某一特定深度蚀坑发生的可能性,或者用于确定发现某一特定蚀坑深度所需观察的
试样数。
6.5 力学性能的损失
6.5.1 如果点蚀是腐蚀的主要形式而且蚀坑的密度相对较高,用力学性能的变化来评价点蚀程度可能
是有利的。用于此目的的典型力学性能包括拉伸强度、断后伸长率、疲劳强度、抗冲击性能和破裂压力。
6.5.2 在大多数标准方法中都提到,在应用这些力学性能试验程序时必须采取防护。必须强调的
是,不论对经过腐蚀的还是未经腐蚀的试样都要尽可能地用同样条件的试样。因此,应考虑试样的边缘
效应、轧制方向和表面状况等。
6.5.3 在除了腐蚀环境以外其他条件均相......
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