在在線亞洲日產一區二區:耐候鋼的性能評價上,通常有兩個不同的目的。一個是以產品的開發或確定產品的性能為目的,來評價耐候性的優劣,暫且把它稱為材料試驗。并且,用同一材料把各地大氣的腐蝕性進行分級的場合大多數也用相對試驗,試驗的性質與材料試驗相同。
另(ling)一(yi)(yi)個是(shi)以獲得耐(nai)候鋼某一(yi)(yi)具體用途時(shi)的性能,確(que)定腐蝕減(jian)量等的絕對值為(wei)目的。這比(bi)材料試驗(yan)更難,暫且把它稱為(wei)實用試驗(yan)。
耐候鋼最常用的(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法是(shi)標(biao)(biao)準(zhun)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)臺的(de)大氣暴曬試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。這種方法在(zai)20世紀(ji)初已被用于(yu)ASTM的(de)暴曬試(shi)驗(yan)(yan)(yan)上(shang)(參照2.1.1節),從那時以來(lai)幾乎沒有變(bian)更,現在(zai)仍在(zai)使用。為(wei)(wei)了有效地(di)利(li)用過去積累下來(lai)的(de)被視為(wei)(wei)知識(shi)財(cai)富的(de)暴曬試(shi)驗(yan)(yan)(yan)數(shu)據,寧可不改變(bian)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法。所以,這種試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法過去從來(lai)沒有成為(wei)(wei)變(bian)更的(de)研究對(dui)象。標(biao)(biao)準(zhun)的(de)方法在(zai)JIS和(he)ASTM標(biao)(biao)準(zhun)中已經規定。
如(ru)果能在幾個有(you)代表性(xing)的(de)(de)(de)地區進行暴(bao)曬試(shi)驗的(de)(de)(de)話,就能充分達到材料試(shi)驗的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de),問題(ti)是(shi)(shi)(shi)需要數年以上的(de)(de)(de)時(shi)間,因(yin)此提出了(le)加速(su)試(shi)驗法。如(ru)后面所敘述的(de)(de)(de)那樣,雖然很少(shao)但是(shi)(shi)(shi)還(huan)是(shi)(shi)(shi)有(you)加速(su)試(shi)驗法的(de)(de)(de)研究,可(ke)是(shi)(shi)(shi)在實際應用上幾乎沒(mei)有(you)被采用。
標(biao)準暴(bao)曬試(shi)(shi)(shi)驗(yan),作(zuo)為實(shi)用(yong)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)除了需要(yao)時間(jian)以外還存在兩個問(wen)題。第一問(wen)題是,耐候鋼(gang)的性能雖然受暴(bao)露形狀的影(ying)響很大,但(dan)是標(biao)準暴(bao)曬試(shi)(shi)(shi)驗(yan)卻不(bu)能把它(ta)反(fan)(fan)映出來。影(ying)響暴(bao)露形狀的因素主要(yao)有(you)雨水洗(xi)滌的程度、雨后(hou)的干(gan)(gan)燥(zao)時間(jian)以及(ji)不(bu)同的形狀。標(biao)準暴(bao)曬試(shi)(shi)(shi)驗(yan)中,試(shi)(shi)(shi)片(pian)的上面(mian)洗(xi)凈、干(gan)(gan)燥(zao)都(dou)處(chu)于最佳條件,即使(shi)在鹽(yan)分濃度極高的海岸也十分穩定(ding)。與此相反(fan)(fan),試(shi)(shi)(shi)片(pian)的下面(mian)雖然被雨潤(run)濕但(dan)是受不(bu)到洗(xi)凈作(zuo)用(yong),干(gan)(gan)燥(zao)時間(jian)也長,處(chu)于最差的條件。不(bu)管條件如何,所得(de)的數據是試(shi)(shi)(shi)片(pian)兩個面(mian)的平均值。
關(guan)于暴露形狀對性能(neng)(neng)(neng)是如何影響的研(yan)究結(jie)果(guo)在(zai)2.4.2節敘述,總(zong)之,標(biao)(biao)準暴曬(shai)試(shi)驗結(jie)果(guo)在(zai)實用(yong)條(tiao)件下(xia)(xia)的性能(neng)(neng)(neng)評價不能(neng)(neng)(neng)照原樣使(shi)用(yong)。可(ke)是了解(jie)某地區(qu)耐候鋼(gang)的性能(neng)(neng)(neng)最(zui)基(ji)(ji)本的數據(ju)是標(biao)(biao)準暴曬(shai)試(shi)驗結(jie)果(guo),以此作為基(ji)(ji)礎(chu)在(zai)一定程度上可(ke)以推斷在(zai)實用(yong)條(tiao)件下(xia)(xia)的行為,確(que)實是最(zui)重要的依據(ju)。
另一個問題(ti),大氣環(huan)境由于場所或時間(jian)是千差萬別(bie)的(de)(de),試驗數據只不過是限定了(le)場所或時間(jian)的(de)(de)暴(bao)曬(shai)試驗結果。主要(yao)影(ying)響耐候(hou)鋼性能的(de)(de)是SOx和海鹽粒子濃(nong)度(du),根據日本的(de)(de)現狀來(lai)看只考(kao)慮后者就可以(yi)了(le),如在2.4.2節詳細敘述(shu)的(de)(de)那樣其影(ying)響的(de)(de)程度(du)也可以(yi)定量(liang)地(di)求出(chu)來(lai),這樣有關標準暴(bao)曬(shai)試驗上的(de)(de)問題(ti)都已解(jie)決。
加(jia)速(su)試(shi)驗即使有(you)了(le)(le)(le)好的(de)方(fang)法,在其性質上也(ye)是為了(le)(le)(le)材料試(shi)驗,只用(yong)這種方(fang)法不能(neng)提(ti)供(gong)實用(yong)條(tiao)件(jian)下的(de)性能(neng)數據。為了(le)(le)(le)從加(jia)速(su)試(shi)驗結果求出實用(yong)條(tiao)件(jian)下腐蝕的(de)絕對值,需要求出加(jia)速(su)倍率。為了(le)(le)(le)求出加(jia)速(su)倍率,還(huan)需要進行實用(yong)條(tiao)件(jian)下的(de)試(shi)驗。
1967年(nian)(昭(zhao)和42年(nian)),日本鋼結(jie)構協會(hui)防(fang)銹(xiu)防(fang)蝕(shi)分會(hui)的(de)下屬機構設置了(le)耐(nai)候試驗法研(yan)究班。它(ta)的(de)目的(de)是“研(yan)究調查能夠在短期間用加(jia)速試驗評價鋼結(jie)構物防(fang)銹(xiu)涂漆的(de)耐(nai)久性、耐(nai)候鋼及(ji)其他基體鋼材(cai)的(de)耐(nai)候性等。”7年(nian)的(de)活動結(jie)束后,于1974年(nian)(昭(zhao)和49年(nian))發表了(le)“JSSC耐(nai)候加(jia)速試驗法”。
作(zuo)為(wei)(wei)(wei)裸鋼材的(de)(de)加(jia)速(su)試驗(yan)機應具有(you)(you)如(ru)下4個特性:(1)有(you)(you)促(cu)進速(su)度;(2)鋼種間的(de)(de)腐蝕量順(shun)序與(yu)大氣(qi)暴曬下的(de)(de)順(shun)序相(xiang)同;(3)銹的(de)(de)組成相(xiang)同;(4)有(you)(you)再現性。可是(shi)為(wei)(wei)(wei)(1)和(3)是(shi)相(xiang)反的(de)(de),所以把盡(jin)可能近似(3),滿足(1)、(2)、(4)的(de)(de)性能作(zuo)為(wei)(wei)(wei)目標(biao),研究了在適當的(de)(de)條件下使用(yong)市售(shou)的(de)(de)一(yi)般(ban)加(jia)速(su)試驗(yan)機的(de)(de)情況。
完(wan)成的(de)(de)試驗(yan)方(fang)法(fa)大致區(qu)分為海岸(an)地(di)區(qu)、海岸(an)工(gong)業(ye)地(di)區(qu)、城市(shi)及城市(shi)工(gong)業(ye)地(di)區(qu),分別(bie)與各地(di)區(qu)的(de)(de)條件對應。其特征是在碳(tan)素鋼和耐候(hou)鋼的(de)(de)腐蝕量上有明顯的(de)(de)差別(bie),促進速度在10倍以上,6周以內出結果(guo)。
加速試驗分為A法和B法,和實際大氣暴曬試驗結果的對應性上沒有等級差別。A法是6星期的表露型試驗,海岸地區用0.5%NaCl煙霧劑;海岸工業地區用0.5%NaCl霧劑+40×10-4%SO2;城市及城市工業地區使用40×10-4%SO2.B法是把兩個以上的試驗組合起來進行6個周期。海岸地區用5%NaCl鹽水噴霧24h+耐候老化試驗88h;海岸工業地區用5%NaCl鹽水噴霧24h+100×10-4% SO2試驗24h+耐候老化試驗66h.城市及城市工業地區用100×10-4% SO2試驗24h+耐候老化試驗88小時。
根據(ju)發表的(de)圖粗略地(di)讀(du)取碳素(su)鋼/耐候鋼的(de)腐蝕比時(shi),大致是1.2~1.6,表明和大氣暴曬試(shi)驗結果完全一致.加速促進(jin)倍(bei)率(lv)都在10倍(bei)以上。為(wei)了(le)得到高(gao)的(de)促進(jin)倍(bei)率(lv),采取了(le)一邊把潤(run)濕時(shi)間(jian)/干(gan)燥時(shi)間(jian)的(de)比保持接近于(yu)和自然(ran)大氣同等的(de)1:4的(de)一定比率(lv),一邊提高(gao)周期(qi)的(de)反復頻度的(de)方針。
該試驗法雖然可(ke)以測試在各個地區耐(nai)(nai)候(hou)鋼比碳素鋼腐蝕減輕到何(he)種(zhong)程度,能(neng)夠判定某種(zhong)耐(nai)(nai)候(hou)鋼是否(fou)具有耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing),可(ke)是對具備了耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)的耐(nai)(nai)候(hou)鋼種(zhong)之間的優劣能(neng)否(fou)區別(bie)(bie),在報告書中(zhong)沒有敘述。從(cong)數據的狀態來看,如(ru)果在耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)上沒有相當差別(bie)(bie)的話,好像是不能(neng)夠區別(bie)(bie)。
這個(ge)方法以(yi)后沒(mei)有被實用(yong)。因為(wei)(wei)耐候鋼(gang)在(zai)JIS標準中(zhong)已經(jing)規格化,能夠(gou)實用(yong)的(de)就是該規格范圍內的(de)內容,所以(yi)知道了(le)耐候性(xing)的(de)程度。另外(wai),這個(ge)方法把環境只(zhi)劃分(fen)了(le)3個(ge)地區(qu),根(gen)據試驗結果不能預測其他環境下(xia)的(de)耐候性(xing)或者特定場所下(xia)的(de)腐蝕(shi)率。根(gen)據這些理由,我認為(wei)(wei)此法沒(mei)有被利用(yong)的(de)機會。
1966年(昭和41年)比利時腐蝕中心(CEBELCOR)發表了耐候鋼的加速試驗法。包括以后的應用所歸納的文獻已于1982年出版。該方法是回轉滾筒式的干濕交變法,腐蝕液在田園地區用蒸餾水,在工業地區用10-4M NaHSO3,在海岸地區使用稀釋100倍的海水(0.02%Cl-),可是由于場合不同而進行變更。交變周期是濕期13min、干期40min.干期溫度定為20℃或者60℃.
試驗中,隨時間測定電(dian)(dian)位(wei),把(ba)上升(sheng)(sheng)到+0.2V(SCE)時設定為(wei)銹(xiu)層(ceng)達到穩(wen)定化。碳素(su)鋼的電(dian)(dian)位(wei)也逐(zhu)漸上升(sheng)(sheng),可是只能上升(sheng)(sheng)到比較(jiao)低的電(dian)(dian)位(wei)(例如(ru)-0.4 V SCE).耐候鋼的場合,田園及工業地(di)區(qu)的假定條件(jian)在3星期以內(nei),海岸地(di)區(qu)的假定條件(jian)約(yue)9星期才能達到表示銹(xiu)層(ceng)穩(wen)定化的電(dian)(dian)位(wei)。
在該試驗中的腐蝕行為有幾點與大氣暴曬試驗下的行為相似。例如,大氣中銹層中的硫,冬季在鋼和銹層的界面上聚集成帶狀,春季或夏季擴展到整體銹層。然而據說在該試驗中通過把干期的溫度設定為20℃或者60℃,可以分別再現上述的分布。耐候鋼的銹層由內外層組成,內層是裂紋少的非晶質層。外層用X射線鑒定是γ-FeOOH,內層用紅外線光譜鑒定是a-FeOOH.SO2濃度高時,銹層中a-FeOOH增多。
根(gen)據(ju)設計者說(shuo),這種(zhong)試驗(yan)(yan)法具有如下特(te)征:首先(xian)可(ke)以(yi)用(yong)于(yu)耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)性能(neng)的(de)(de)確定(ding)(ding);把(ba)電位(wei)不(bu)能(neng)夠充分上升的(de)(de)材料定(ding)(ding)為不(bu)合格,已經(jing)被用(yong)來比(bi)較不(bu)同廠家(jia)的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)。數據(ju)說(shuo)明,Cu-P系(xi)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)雖然(ran)在(zai)工(gong)業(ye)地區試驗(yan)(yan)中穩定(ding)(ding)化,可(ke)是在(zai)海岸(an)假定(ding)(ding)試驗(yan)(yan)中沒有穩定(ding)(ding)化。因而(er),這種(zhong)試驗(yan)(yan)法可(ke)以(yi)用(yong)于(yu)海岸(an)地區耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)的(de)(de)開發。
并(bing)且,用(yong)這種試驗(yan)法可以求出實用(yong)時(shi)的腐蝕量。如(ru)果把腐蝕速度(du)設定為vμm/a,則和電(dian)位EmV(SCE)之間存在以下(xia)關系:
log v=1.183-0.004416 E
在穩定化之前的腐蝕量(積分(fen)值)與大氣暴曬(shai)試(shi)驗的場合(he)相當一致(zhi)。在大氣暴曬(shai)中(zhong)減厚(hou)量P和暴曬(shai)期間(jian)t之間(jian)有如(ru)下關系:
log P=A+B log t
在(zai)(zai)(zai)該(gai)試(shi)驗的(de)(de)(de)(de)(de)場合也(ye)是(shi)相同的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)發表的(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen)上(shang)用兩對(dui)數(shu)(shu)坐標(biao)圖比(bi)較了(le)(le)在(zai)(zai)(zai)幾個歐洲城市(shi)中的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)暴曬結果和加速試(shi)驗結果。例(li)如,對(dui)于(yu)在(zai)(zai)(zai)Diüisseldorf的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕,可(ke)讀取約7倍的(de)(de)(de)(de)(de)促(cu)進速度。未想到這(zhe)(zhe)(zhe)種方法也(ye)能(neng)得到普及,但是(shi)在(zai)(zai)(zai)日本還沒有被(bei)(bei)實際應用。耐(nai)候鋼只要(yao)(yao)在(zai)(zai)(zai)JIS的(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)范圍(wei)內,在(zai)(zai)(zai)基本性(xing)能(neng)上(shang)就不會(hui)有問題。在(zai)(zai)(zai)接近(jin)某(mou)種程度的(de)(de)(de)(de)(de)海岸地區,銹層是(shi)否穩(wen)(wen)定(ding)化(hua)雖然是(shi)必要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)信息(xi),然而這(zhe)(zhe)(zhe)種試(shi)驗法只能(neng)預測鹽分(fen)過多時不能(neng)穩(wen)(wen)定(ding)化(hua)。在(zai)(zai)(zai)定(ding)量地給出了(le)(le)涉及氯(lv)離(li)子(zi)、二氧化(hua)硫(liu)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)大氣(qi)條件時,試(shi)驗也(ye)不能(neng)夠預知是(shi)否穩(wen)(wen)定(ding)化(hua)或者數(shu)(shu)十年后的(de)(de)(de)(de)(de)減厚量,這(zhe)(zhe)(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)其不被(bei)(bei)利(li)用的(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)。

