ASTM B117-19鹽霧試驗方法驗證

陳勇，陳俊杰

（捷普科技（成都）有限公司檢測中心，成都 611230）

引言

世界經濟迅速走向全球化的今天，全球商品貿易也隨之不斷增長，加入WTO為我國參與經濟全球化提供了更多的機遇，隨著改革開放的逐漸深入和經濟的不斷增長，特別是后疫情時代的到來，全球商品貿易快速增長，產業關聯和相互依賴程度進一步提高。新形勢框架下，開展國際互認的標準評定和質量檢測，有利于降低阻礙商品貿易發展的技術壁壘，減少貿易成本和風險。獲得專業認證機構認可是檢測機構提升能力，是公平開展社會競爭力和贏得市場信任，參與機構互認合作，提高知名度和社會認可的必要條件[1]。CNAS認可作為我國權威的認證方式，被越來越多的認證機構 、實驗室和檢驗機構等相關機構承認，通過認可能夠不斷提高實驗室管理水平和技術能力，增強市場競爭能力，贏得市場的信任，提高業界知名度，以不斷滿足貿易、客戶、社會發展以及市場競爭等的需要[2]。

對于擬申請認可的實驗室而言，標準方法引入前，應該根據認可準則開展方法驗證[3,4]，檢測機構的檢測結果準確與否非常重要，對檢驗標準或檢驗方法進行驗證是證明是否滿足檢驗標準的基本要求，是技術能力能否滿足認可準則的基本前提[5]。驗證不僅需要識別相應的人員、設施、環境、設備等，還應通過實驗證明結果的準確性和可靠性，如精度、偏差、檢出限和定量限等方法特性指標[4]。

鹽霧試驗作為電氣產品通用環境類試驗項目[6]，由于其試驗的特殊性，并不直接報告數據結果，因此其準確性和精度的關注度并不高。然而在鹽霧試驗過程中，鹽溶液濃度、pH值、鹽霧沉降率、樣品擺放角度、試驗箱溫度偏差、均勻度和波動度等[7]都會影響最終結果，進而影響產品的性能判定，因此對鹽霧試驗的準確性和精度的進行評定至關重要。

本文以ASTM B117-19美標鹽霧試驗的方法驗證為例，使用標準試片對鹽霧試驗箱腐蝕條件及通過重復性和再現性的分析對精度和偏差進行了評定[8,9]。

1 鹽霧試驗方法驗證的基本要求

1.1 試驗樣品及試劑

試片：采用SAE 1008商業級冷軋碳鋼UNS G10080制成，尺寸76 mm*127 mm*0.8 mm。

氯化鈉：GR級氯化鈉，NaCl含量不小于99.8 %，不含結塊劑。

試劑級鹽酸、氫氧化鈉、六亞甲基四胺、純水。

1.2 試驗方法

鹽霧試驗方法驗證的腐蝕條件參照標準方法ASTM B117-19。

1.3 試驗設備

鹽霧試驗箱滿足ASTM B117標準的要求，測試pH值使用便攜式pH計，鹽水溶液比重測試使用比重計。所使用的設備均經過第三方校準合格并在有效期內。

鹽霧試驗箱控制參數：測試區域溫度35 ℃，飽和桶溫度48 ℃，溫度偏差±2 ℃，壓縮空氣氣壓110 kPa，鹽霧沉降率（1～2）ml/（80 cm2.h）。

鹽霧試驗箱工作區域凈空尺寸為900 mm*600 mm *500 mm（D*W*H）。

1.4 試驗步驟

試片預處理：為消除試片表面的灰塵、油或其他外來雜質對試驗結果的影響，試驗前無水乙醇超聲清洗5 min，以去除表面的臟污，清洗后，用新的乙醇漂洗試樣，然后干燥。清洗后的試樣吹干稱重，精確到±1 mg，使用膠帶粘貼試樣背面及邊緣進行保護，減少非測試面暴露在鹽霧中對結果的影響。

試片放置：將被測試片放置在鹽霧試驗箱測試區域，使用塑料材質支撐使得試片與垂直方向呈30 ℃，擺放方向一致，相互之間投影不重疊。

溶液配制：將5份重量比的氯化鈉溶解于95份純水中，調節pH值，使得溶液在35 ℃霧化后，收集液在（23±3）℃的pH值范圍為6.5～7.2，比重范圍1.030 152～1.032 360。

試片測試：將試片暴露在鹽霧試驗箱中48 h。

測試后試片處理：測試結束后，將被測試片從鹽霧試驗箱中取出，去除背部膠帶，立即用流動自來水清洗試片除去鹽分，接著使用純水漂洗試片。然后使用化學溶液清洗（1 000 ml比重1.19鹽酸與1 000 ml純水混合并加入10 g六亞甲基四胺）每個試片10 min，最后在純水中漂洗，干燥后立即稱重。

質量損失計算：用測試前試片的質量減去暴露后試片的質量，可得試片的質量損失。

2 鹽霧試驗方法驗證的評定

為評價鹽霧試驗精度和偏差，采用同批次的SAE 1008商業級冷軋碳鋼UNS G10080試片，5片每組，每組分別投入到3臺不同鹽霧試驗箱中暴露48 h得到質量損失結果，并參考標準ASTM B117-19及ASTM E691-20進行試驗重復性和再現性的計算分析。

2.1 重復性分析

根據標準，試驗重復性偏差計算過程及方程如表2。

表2 重復性統計

式中：

x—單片試片質量損失；

n—單組試片數量。

表1 試片質量損失計算結果

2）單組試驗試片質量損失標準偏差s，計算方程為：

式中：

s—單組試驗試片質量損失標準偏差。

則根據公式1#鹽霧試驗箱試片質量損失標準偏差s=0.019 2 g，同樣方法計算得到2#、3#試驗箱試片質量損失標準偏差分別為0.056 0 g、0.039 4 g。

p—試驗箱機臺數。

4） 重復性標準偏差sr，計算方程為：

sr—重復性標準偏差；

s—單組試驗試片質量損失的標準偏差；

p—試驗箱機臺數。

則重復性標準偏差sr=0.041 1 g。

5）內部實驗室程序產生重復性標準偏差sr，其中95 %的重復性極限r按下列公式計算得出：95 %的重復性極限r=2.8*0.041 1=0.114 9 g。

6）重復性標準偏差與總平均質量損失的比值，變化系數Cv：

并且r/avg=0.114 9/0.780 4*100 %=14.73 %，r為平均質量損失的14.73 %，在平均質量損失的±21 %（±0.163 9 g）范圍內。

2.2 再現性的分析（見表3）

表3 再現性統計

1）組間平均質量損失誤差d，計算方程為：

式中：

d—平均質量損失誤差；

p—試驗箱機臺數。

3）多臺試驗箱組間標準偏差sL，計算方程為：

式中：

sL—組間標準偏差，如果為負數，則令=0，即sL=0。

4） 再現性標準偏差sR計算方程為：

式中：

sR—再現性標準差；

sL— 組間標準偏差；

sr—重復性標準偏差。

5）本內部實驗室程序產生試驗結果的可再現性，即在相同設施的不同鹽霧箱中試驗得到質量損失結果的一致性。本實驗室程序產生重復性標準偏差sR，其中95 %再現性的極限按下列公式計算得出：

則95 %再現性的極限R=2.8*0.047 2=0.132 1 g。

6）再現性標準偏差與總平均質量損失的比值，變化系數Cv，

并 且R/avg=（0.132 1/0.780 4）*100 %=16.93 %，R為平均質量損失的16.93 %，在平均質量損失的±36 %（±0.281 0 g）范圍內。

3 結束語

申請認可的檢測機構對檢驗標準或檢驗方法進行驗證是證明能否滿足檢驗標準的基本要求，是技術能力能否滿足認可準則的基本前提。本文以ASTM B117美標鹽霧試驗標準的方法驗證為例，使用標準試片暴露和質量在規定時間內的損失測定，對鹽霧試驗箱腐蝕條件及精度和偏差進行了評定，驗證結果表明重復性和再現性滿足鹽霧試驗標準的要求，為實驗室申請認可標準的方法驗證提供指導意義。