鋼絞線試驗室模擬加速腐蝕試驗方法研究

李正健　于佳

摘 要：大氣暴露試驗周期長、影響因素多，所以研究模擬自然環境的試驗室加速腐蝕的試驗方法，通過研究試驗室加速腐蝕試驗來預測鋼絞線大氣腐蝕行為是一個非常有價值的研究方向。圍繞這個研究主題，該文主要研究模擬鋼絞線自然環境的試驗室加速腐蝕的試驗方法，通過研究試驗室加速腐蝕試驗來預測鋼絞線大氣腐蝕行為。介紹試驗方法，并分析試驗結果運用圖表法將試驗鋼絞線的腐蝕速率與戶外大氣暴露腐蝕數據對比，評價試驗與大氣環境試驗相關性。

關鍵詞：大氣腐蝕 試驗室環境腐蝕試驗 相關性 評價

中圖分類號：TG17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0110-03

試驗室加速試驗能在短時間內獲得金屬的腐蝕規律，因此研究出能夠較為準確地模擬自然環境的試驗室加速腐蝕試驗，模擬出金屬在自然環境下的腐蝕行為，在短期內得到與大氣暴露試驗相關性良好的金屬腐蝕失效規律，成為大氣腐蝕研究領域的熱點。近些年來，模擬大氣腐蝕的試驗室加速腐蝕試驗方法向著多因子復合的方向發展，更加準確地模擬金屬的自然服役環境，提高試驗室加速腐蝕試驗與大氣暴露試驗的相關性是亟需研究的重點。

1 試驗

1.1 試驗條件

按照《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》（GB/T10125-2012）的要求，利用中性鹽霧試驗（NSS）進行試驗室加速腐蝕試驗。多功能環境試驗箱有關參數為：

ZHS-030型多功能環境試驗箱。

噴霧方式：12 h鹽霧/12 h紫外線光照。

溫度：中性環境：-10 ℃～44 ℃（24 h周期循環）。

酸性環境：-6 ℃～48 ℃（24 h周期循環）。

80 cm2的水平面積的平均沉降率：1.5 mL/h±0.5 mL/h。

pH值（收集溶液）：中性環境：6.5～7.2。

酸性環境：3.1～3.3

1.1.1 中性鹽溶液

根據我國大氣腐蝕試驗站萬寧站8～12年的大氣腐蝕數據及《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》（GB/T10125-2012）的要求，進行中性鹽霧試驗（NSS）。

海洋中性鹽霧溶液配比如下：

（NH4）2SO4：5.87 g/L；

NaCl：50 g/L；

NaHSO3：12.1 g/L；

NaNO3：2.7 g/L。

將各試劑用純凈水配置成pH6.5～7.2的試驗溶液（用NaOH調節pH值）。

1.1.2 酸性鹽溶液

根據重慶地區年均酸雨化學組成，見表1，選取最主要的腐蝕離子SO42-、Cl-、NO3-、NH4+作為主要組成離子，配制80倍酸雨濃度的試驗酸雨環境鹽霧。

酸雨環境鹽霧溶液配比如下：

（NH4）2SO4：815.5 mg/L；

NaCl：152.9 mg/L；

NaHSO3：986.0 mg/L；

NaNO3：394.8 mg/L。

將各試劑用純凈水配置成pH3.1～3.3的試驗溶液（用醋酸調節pH值）。

1.2 試驗過程

（1）每個試驗箱各放入4根約20 cm長度鍍鋅鋼絞線進行試驗。

（2）配制溶液，調定試驗箱的溫度，紫外線，噴霧沉降量等參數，進行鹽霧試驗。試驗箱程序設定為24 h一周期，前12 h為鹽霧試驗，后12 h停止噴霧，開啟紫外線。溫度12 h為一循環，一周期循環2次。

（3）視腐蝕情況每隔一段時間取出一根鍍鋅鋼絞線，用金屬除銹液浸泡除銹，無水乙醇漂洗，干燥24 h后稱重，計算腐蝕量。

2 試驗結果分析

2.1 試驗室加速腐蝕試驗鍍鋅鋼絞線腐蝕規律

鍍鋅鋼絞線腐蝕試驗數據見表2，試驗腐蝕失重隨時間的變化規律見圖1。將鍍鋅鋼絞線試驗室加速腐蝕試驗不同時間的失重結果進行回歸分析。

由圖1可知，試驗室加速腐蝕試驗中酸性環境和海洋性環境下鍍鋅鋼絞線的腐蝕深度與時間符合線性關系，說明鍍鋅試樣腐蝕產物不具有保護性，相關系數在0.9以上，相關性良好。海洋性腐蝕環境中鍍鋅鋼絞線腐蝕速率比酸性腐蝕環境中較大，但酸性環境腐蝕線性方程斜率較大。

2.2 大氣腐蝕環境中鍍鋅鋼絞線腐蝕規律

我國“九五”基金重大項目“材料在我國自然環境中腐蝕數據積累及規律性研究”運用SPSS統計軟件對鍍鋅和噴鋅大氣曝露腐蝕結果和大氣環境影響因子進行多元線性回歸，發現其大氣暴露環境下生成的腐蝕產物為ZnSO4（OH）6·5H2O和少量的Zn5Cl（OH）8·H2O及Zn4Cl（OH）4SO4·5H2O。這些腐蝕產物基本上不具保護性能，因此，熱噴鋅和鍍鋅在大氣環境中的腐蝕速度與曝露時間之間基本上符合線性關系。

王紹明等研究了鋅及覆蓋層的戶外大氣腐蝕行為，給出了鍍鋅在江津（酸性環境）和廣州（海洋環境）地區大氣暴露腐蝕深度與暴露時間的關系（圖2），均呈線性關系，表明這些腐蝕產物不具有保護性，腐蝕數據見表3。

由圖2可知，大氣腐蝕環境中酸性環境和海洋性環境下鍍鋅鋼絞線的腐蝕深度與時間符合線性關系，說明鍍鋅試樣腐蝕產物不具有保護性，相關系數在0.9以上，相關性良好。酸性腐蝕環境中鍍鋅鋼絞線腐蝕速率比海洋性腐蝕環境中較大，但酸性環境腐蝕線性方程斜率較大。比較圖1和圖2可知：試驗室和大氣環境中鍍鋅的腐蝕深度與暴露（試驗）時間均呈線性關系。

3 結語

通過試驗中放入的無應力鋼絞線，用失重法計算得出腐蝕量，對不同試驗周期的腐蝕數據進行回歸分析，腐蝕深度與時間關系都符合線性方程，相關系數都在0.9以上，相關性良好。這與大氣腐蝕試驗站的腐蝕數據相一致。

可以認為：酸性環境和中性環境的多因子循環復合加速試驗能較好地模擬鋼絞線在典型大氣中的腐蝕行為。

參考文獻

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