[发明专利]一种模拟金属材料大气腐蚀过程的加速试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气腐蚀的模拟技术，具体为一种模拟金属材料大气腐蚀过程的加速腐蚀试验方法。

背景技术

材料在自然环境下的大气腐蚀情况是工程设计及防腐施工的重要依据，通常采用自然环境下的暴露试验方法来了解材料的大气腐蚀情况。但是，大气暴露试验周期很长，往往长达数年甚至更长时间，而且试验地域性强，人们希望由实验室加速腐蚀试验来推测户外长期暴露试验的结果，进而预测材料、制品、防护层的大气腐蚀寿命，以部分替代大气腐蚀暴露试验；另一方面人们往往想尽快得到不同材料在同样环境中的腐蚀差别情况，以对材料的腐蚀性进行相互对比，室内模拟加速腐蚀试验一定程度上能满足上述需要。上述原因促使人们开展了大量室内模拟加速腐蚀试验研究，以期寻找能与自然环境腐蚀具有良好相关性的室内加速腐蚀试验方法。

影响大气腐蚀的主要因素是大气湿度、温度以及氯离子和SO2等污染物的浓度等，人们先后研究了多种模拟自然环境腐蚀的室内加速腐蚀方法，除了在模拟试验装置上不断改进外，方法上重点探讨能够模拟大气污染作用的溶液成分以及与实际大气腐蚀温、湿循环机理相接近的加速试验过程。为了建立室内人工加速试验和自然环境暴露试验结果的相关性，好的室内模拟加速腐蚀试验方法必须满足模拟性、加速性和重现性三个基本条件。目前主要使用的室内加速试验方法有以下几种：

(1)湿热试验法

湿热试验方法是将试样放在高温、高湿条件下使试样表面凝集水分，以强化腐蚀环境，从而加速试样的锈蚀，以观察和研究试样的腐蚀情况。湿热试验方法可分为恒定湿热试验和交变湿热试验两种。为了进一步加速腐蚀还可采用凝露腐蚀试验，它是在温湿试验过程中在试片架内通循环冷却水，使其温度低于周围的气氛，这样水汽更容易在试片上凝结，而加快锈蚀，试验周期比湿热试验短。湿热试验法凝集在试片表面的通常是大小不一的水珠，不能形成稳定均匀的水膜，试验对于实际大气腐蚀的模拟性较差。

(2)盐雾试验

盐雾试验方法最早于1914年提出并用于腐蚀测试中，目的是为了模拟近海洋的大气腐蚀条件。ASTM在1962年正式提出了盐雾试验标准方法：如中性盐雾试验使用50±5g/l的NaCl溶液连续喷雾，24h为一个周期。还有加醋酸的盐雾试验(AASS)和加醋酸氯化铜的盐雾试验(CASS)方法等。但已有研究表明，盐雾试验与大气暴露试验的基本无可比性，两者相关性较差。因此该方法主要作为一种在人工加速腐蚀情况下对金属材料进行性能检测的方法，难以对材料在某一实际使用环境下的寿命进行预测。

(3)干湿周浸循环试验

干湿周浸循环试验使用转轮或升降机构，将试样周期性地浸入不同的浸渍液中，浸渍一段时间后试样离开溶液，用热风或灯烘烤干燥试样，不断循环，以模拟不同大气环境的腐蚀过程。如分别用蒸馏水、NaHSO₃或NaCl溶液来模拟乡村气氛、工业气氛和海洋气氛下的大气腐蚀情况，常用的有5％NaCl+0.2％Na₂S₂O₈的浸渍溶液，干燥温度区间在40～60℃。研究表明，几个星期的实验可与一年或更长时间的自然暴露实验相匹配。此方法符合大气腐蚀干、湿交替循环特征，重现了金属表面经历的三种大气腐蚀状态：浸渍-湿润-干燥。是目前被认为一种能比较好地模拟大气腐蚀过程的加速试验方法。但该方法的湿润过程难以有效控制，对个别环境的模拟性尚存在问题。

(4)周期喷雾复合腐蚀试验

周期喷雾复合腐蚀试验是指周期性地进行盐水喷雾，每一周期带有干燥或湿热等中间过程。在自然大气环境下，试样表面由于雨水、凝雾等形成的液膜有一个由厚变薄、由湿变干的周期性循环过程，这是大气腐蚀的基本特点。各种单一的盐雾试验与大气暴露试验的模拟性不好，其主要原因是盐雾试验不具有“湿←→干”循环过程。周期喷雾复合腐蚀试验符合大气腐蚀干、湿交替循环特征，与单一盐雾试验相比，这种方法可更好地模拟和加速大气腐蚀，相对接近材料在自然大气环境中的腐蚀情况，但该方法存在设备复杂，维护成本高等问题。

(5)气体腐蚀复合循环试验及多因子循环复合试验