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世界各地自然环境腐蚀严酷度腐蚀等级分类

发布时间:2021-03-19

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产品在不同环境中的腐蚀破坏程度随环境介质和环境因素的不同而存在很大差别,准确评价和描述环境的腐蚀行为是产品正确选材和提高产品的使用寿命的重要保证,环境腐蚀严酷度分类分级技术正是基于这种需要而发展起来的,几十年来,人们在大气、海水、土壤三个领域发展了多种环境腐蚀严酷度分类分级技术。


大气腐蚀试验是在世界范围内开展得较**的腐蚀试验,尤其是很多发展国家非常重视。大气环境腐蚀严酷度目前有定性分类和定量分类两种。


按ISO9223~9226的规定对世界各地51个地区环境腐蚀严酷度进行分类,其结果见表1

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延伸阅读

大气环境腐蚀性分类分级研究综述


大气环境腐蚀性等级是表征不同环境地区大气环境严酷度差异的一种直观方式,对材料的腐蚀研究、合理选用和防护设计等具有重要意义。许多国家在20 世纪均已开展了大气环境腐蚀性分类分级的相关研究,通过开展金属大气腐蚀试验或环境因素检测对不同地区的大气腐蚀性进行排序或绘制了大气腐蚀图。在大量研究的基础上,有关大气环境腐蚀性分类分级的技术日趋成熟,并形成了相应的标准和方法,如ISO 9223,JIS Z 2383 等。


1 大气环境腐蚀性分类


1.1 定性分类


大气环境腐蚀性的定性分类主要从温度、湿度、腐蚀介质 3 个方面进行划分,可划分为热带、亚热带、温带、寒带等不同的气候区。根据相对湿度或降雨量可将大气环境分为不同类型,如干燥型(RH 小于 60%)、普通型(RH 为 60% ~75%)、潮湿型(RH 大于75%)。按照大气污染性或环境特征将大气环境分为工业大气、海洋大气、城市大气和乡村大气等。大气环境腐蚀性的定性分类给出了不同划分方法,通常*考虑了单个环境因素或主要环境特征,而未考虑大气环境对材料腐蚀的影响或影响材料腐蚀的主要环境因素,因此不能提供预测大气环境腐蚀性的定量方法。


1.2   定量分类


大气环境腐蚀性分类的定量方法主要有3 种。

1)标准试样法,即根据标准试样的腐蚀率确定所在环境的腐蚀性。常采用低碳钢、铝、铜和高纯锌作为标准试样的材料。这种方法用于评估大气环境腐蚀性比较直观、简单、易于操作,但无法确定特定气候条件或污染物对大气腐蚀过程的影响。

2)环境因素法,即通过监测大气环境的气象因素和腐蚀性成分,再通过数据分析处理进行环境腐蚀性划分。这种方法有助于了解所在环境的气候变化,但需要检测或收集的环境因素较多,且无法直接表示大气腐蚀程度。

3)腐蚀变量法,即测量直接与腐蚀有关的变量进行环境分类,直接测出与大气腐蚀有关的变量,且需要精确给出腐蚀量。国际标准组织在 1992 年颁布了大气腐蚀性分类标准 ISO 9223。该标准是应用**的大气腐蚀性评估的国际标准,给出了按照标准金属试件的腐蚀率,以及综合润湿时间和大气中腐蚀介质(SO2和Cl-)含量进行大气腐蚀性分类的方法。其中按照标准金属第1 年的腐蚀率将大气腐蚀性分为5类

大气环境腐蚀性等级不*可以直观地反映出大气腐蚀性差异,更为材料的腐蚀程度或耐用年限的预测提供了重要依据。根据大气环境腐蚀性分类方法和结果,可预测与标准金属相似的材料在不同腐蚀等级地区的腐蚀程度或使用寿命。图 1 是根据ISO 9223 中的环境分类获得的锌在不同腐蚀性等级环境中的耐用年1限0,根0据原始的锌3腐0蚀0速率以及使用环境的腐蚀性等级,可得到锌的大致耐用年限。不同的大气环境腐蚀性对材料的影响不同,选择合适的材料及防护措施,可以达到经济性和技术性的**平衡。如ISO 12944-5 中给出了不同腐蚀性环境中低合金钢的涂装系统的建议,见表3。大气环境腐蚀性等级或区域性大气腐蚀图为工程设计和建设、产品应用和改进等提供了有力的支撑,特别对地区跨度较大的一些工程,提供了在腐蚀性不同的环境地区分段或分区域的防护。

3  大气环境腐蚀性分类的不足


ISO 9223 中将大气腐蚀性分为5 类,许多国家独自或参与国际合作通过大气腐蚀试验对该标准的分类分级方法进行了验证。结果表明,约占71%的地区实测腐蚀速率和由ISO 9223分级方法推测的级别相同,基本满足了实际应用所需的数据,但是一些观测结果也表明,ISO 9223 仍有一些不足。近些年来,国内外对ISO 9223标准进行了深入研究,一些学者和研究人员也提出了相关质疑和建议,以期大气环境严酷性分类方法更为合理、科学、有效。国内外有关的质疑和建议主要有以下几个方面。


1)大气环境腐蚀性的等级划分。理想的大气环境腐蚀性分类分级方法应当能够鉴别不同环境地区的腐蚀性级别。加勒比海沿海地区获得的腐蚀值比ISO 9223 中C5 级规定的上限腐蚀值高4 倍;我国7 个大气腐蚀试验站处于不同气候区,但按ISO 9223标准分级却处于同一等级,这些都不合理。因此一些学者建议增加新的腐蚀性等级。ISO 12944 中将大气腐蚀环境分为6 类:C1(很低),C2(低),C3(中),C4(高),C5-I(很高,工业),C6-M(很高,海洋)。此外,在ISO 9223 分级标准中,有些大气腐蚀性等级的范围划分不是很合理,如 C2 级规定钢的腐蚀率为 1.3~25μm/a,上限为下限的19 倍。因此该标准的大气腐蚀性等级划分还需进一步完善。


2)大气环境腐蚀性的影响因素。在 ISO 标准中,润湿时间是指在温度大于 0 ℃,相对湿度大于80%的所有时间。但在一些含有易于吸湿的盐类、腐蚀产物、灰尘等情况下,临界相对湿度要降低。如在海洋大气环境,采用相对湿度大于60%进行润湿时间统计计算,得到的结果与实测结果比较一致。同时,不同温度对材料腐蚀影响亦不相同,而ISO 标准中未考虑润湿时间在不同温度的分布。热带气候地区的一些结果表明,润湿时间的重要变化发生在温度高于25 ℃(有结果表明,在相对湿度为80%~100%范围内,当大气温度超过25℃,水的吸附严重减少)。因此,建议考虑润湿时间在不同温度的分布并确定统计润湿时间的温度上限。此外,试样的朝向、暴露角度、形状(平板或开口螺旋样品)、环境因素间的交互作用等都未在ISO标准中考虑,如样品暴露角度会造成润湿时间、日照时数、污染物沉降量的差异,建议ISO 标准采用相应于地理纬度的暴露角。


3)大气环境腐蚀性分类的应用。ISO 标准是以金属腐蚀率以及影响金属腐蚀的主要环境因素来划分大气环境腐蚀性的,其分类分级方法和结果对于金属材料的腐蚀程度预估、防护措施选择等具有重要指导意义。由于金属材料和高分子材料在环境影响因素、腐蚀(老化)机理、性能指标等方面存在**差异,基于金属腐蚀的大气环境腐蚀性分类结果不能面向高分子材料应用。如根据我国西部地区的腐蚀调查结果,高分子材料在西部沙漠环境地区中的腐蚀破坏比中、东部地区还严重,表明对于高分子材料的老化失效来说,西部地区的强辐射、大温差的环境条件更为严酷,这与按照金属腐蚀率或环境因素的环境严酷性评估方法获得的结果有很大的差异。


4  大气环境腐蚀性分级研究展望


有关金属材料的大气环境腐蚀性分类分级研究比较系统,技术日趋成熟,并形成了标准体系。随着大气腐蚀性分类分级研究的深入和应用,研究和开发更为快速、便捷、科学的大气腐蚀性评估方法,以及绘制区域性大气腐蚀图,特别是服务于国家重大工程建设项目的大气腐蚀图将是大气腐蚀性研究的发展趋势。同时,由于高分子材料或部件的环境行为随环境的不同差异甚大,现有大气环境腐蚀性分类分级方法无法面向高分子材料应用。随着大气环境严酷度分类研究的进一步发展以及高分子材料的**应用,提出针对高分子材料应用的大气环境老化严酷度分类分级方法具有重要意义。




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