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)一個(ge)是以獲(huo)得耐候鋼某(mou)一具(ju)體用途時(shi)的(de)性能,確定腐蝕減量(liang)等的(de)絕對值為目的(de)。這比材料試驗更難,暫且(qie)把(ba)它稱為實(shi)用試驗。
耐候鋼最常用(yong)的試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)是標準試(shi)(shi)(shi)驗(yan)臺的大(da)氣(qi)暴(bao)曬試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。這種(zhong)方法(fa)在20世紀初(chu)已被用(yong)于ASTM的暴(bao)曬試(shi)(shi)(shi)驗(yan)上(參照2.1.1節(jie)),從那(nei)時以來幾(ji)乎沒(mei)有變(bian)更,現(xian)在仍(reng)在使用(yong)。為了(le)有效(xiao)地(di)利用(yong)過(guo)去(qu)積累(lei)下來的被視為知識財富的暴(bao)曬試(shi)(shi)(shi)驗(yan)數據(ju),寧可不(bu)改變(bian)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)。所(suo)以,這種(zhong)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)過(guo)去(qu)從來沒(mei)有成為變(bian)更的研究對(dui)象。標準的方法(fa)在JIS和ASTM標準中已經(jing)規定。
如果(guo)能在幾(ji)個有代表性的地區(qu)進行暴(bao)曬(shai)試驗(yan)的話,就能充(chong)分達(da)到材(cai)料(liao)試驗(yan)的目(mu)的,問題是(shi)需要數年以上(shang)的時間,因此(ci)提出(chu)了加速(su)試驗(yan)法。如后面所敘述的那樣,雖然(ran)很少(shao)但(dan)是(shi)還是(shi)有加速(su)試驗(yan)法的研究(jiu),可(ke)是(shi)在實(shi)際應用上(shang)幾(ji)乎(hu)沒有被采(cai)用。
標準(zhun)暴(bao)曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan),作為實用試(shi)(shi)驗(yan)(yan)除了需要時(shi)間以外還存在(zai)兩個問(wen)題(ti)。第一問(wen)題(ti)是(shi)(shi),耐候(hou)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)性能雖(sui)然(ran)受(shou)暴(bao)露(lu)形狀的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)很(hen)大,但是(shi)(shi)標準(zhun)暴(bao)曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)卻不能把(ba)它(ta)反(fan)映出(chu)來(lai)。影(ying)響(xiang)暴(bao)露(lu)形狀的(de)(de)(de)(de)因素主要有(you)雨水(shui)洗滌的(de)(de)(de)(de)程度(du)、雨后的(de)(de)(de)(de)干(gan)燥時(shi)間以及(ji)不同的(de)(de)(de)(de)形狀。標準(zhun)暴(bao)曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)中(zhong),試(shi)(shi)片(pian)的(de)(de)(de)(de)上面洗凈、干(gan)燥都處(chu)于最佳條件(jian),即(ji)使在(zai)鹽分濃度(du)極高(gao)的(de)(de)(de)(de)海岸也十分穩定。與(yu)此(ci)相反(fan),試(shi)(shi)片(pian)的(de)(de)(de)(de)下(xia)面雖(sui)然(ran)被雨潤濕但是(shi)(shi)受(shou)不到(dao)洗凈作用,干(gan)燥時(shi)間也長,處(chu)于最差的(de)(de)(de)(de)條件(jian)。不管條件(jian)如(ru)何,所得(de)的(de)(de)(de)(de)數據是(shi)(shi)試(shi)(shi)片(pian)兩個面的(de)(de)(de)(de)平均值。
關(guan)于暴(bao)(bao)露形(xing)狀對性能是(shi)如(ru)何影(ying)響的研究(jiu)結(jie)果在2.4.2節敘述,總(zong)之(zhi),標準暴(bao)(bao)曬試驗結(jie)果在實(shi)用(yong)條件(jian)(jian)下的性能評價不能照原樣使用(yong)。可是(shi)了(le)解某地區耐候(hou)鋼的性能最基本的數據是(shi)標準暴(bao)(bao)曬試驗結(jie)果,以(yi)此(ci)作為(wei)基礎(chu)在一定程度上可以(yi)推斷在實(shi)用(yong)條件(jian)(jian)下的行為(wei),確(que)實(shi)是(shi)最重要(yao)的依據。
另一(yi)個(ge)問題(ti),大(da)氣環境由于場所(suo)或時(shi)間是(shi)千差萬(wan)別的,試驗(yan)(yan)數據(ju)只不過(guo)是(shi)限定(ding)了(le)場所(suo)或時(shi)間的暴(bao)曬(shai)試驗(yan)(yan)結果(guo)。主要(yao)影響(xiang)耐候鋼性(xing)能的是(shi)SOx和海鹽粒子濃度,根(gen)據(ju)日本的現狀來看(kan)只考(kao)慮后者就可以了(le),如(ru)在2.4.2節詳細敘(xu)述的那樣其影響(xiang)的程度也(ye)可以定(ding)量地求出來,這樣有關標準暴(bao)曬(shai)試驗(yan)(yan)上(shang)的問題(ti)都已解決。
加速試(shi)驗即使有了(le)好(hao)的(de)方法,在其(qi)性(xing)質上也(ye)是(shi)為(wei)(wei)了(le)材料試(shi)驗,只用這種方法不(bu)能(neng)提供(gong)實(shi)用條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)性(xing)能(neng)數據。為(wei)(wei)了(le)從(cong)加速試(shi)驗結果求(qiu)出(chu)實(shi)用條(tiao)件(jian)下(xia)腐蝕的(de)絕對值,需要求(qiu)出(chu)加速倍(bei)率。為(wei)(wei)了(le)求(qiu)出(chu)加速倍(bei)率,還需要進行實(shi)用條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)試(shi)驗。
1967年(昭和42年),日本鋼(gang)結(jie)構協(xie)會(hui)防銹防蝕(shi)分會(hui)的(de)下屬(shu)機(ji)構設置了(le)耐(nai)候(hou)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)研(yan)究班。它的(de)目的(de)是“研(yan)究調(diao)查能(neng)夠在短期間用加速(su)試(shi)驗(yan)評價鋼(gang)結(jie)構物(wu)防銹涂漆的(de)耐(nai)久性、耐(nai)候(hou)鋼(gang)及(ji)其他基體(ti)鋼(gang)材的(de)耐(nai)候(hou)性等(deng)。”7年的(de)活(huo)動結(jie)束后,于1974年(昭和49年)發表了(le)“JSSC耐(nai)候(hou)加速(su)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)”。
作(zuo)為裸鋼材的加速(su)試(shi)驗(yan)機應具有(you)如下(xia)(xia)4個特性:(1)有(you)促進速(su)度(du);(2)鋼種間的腐蝕量順序與大(da)氣暴曬下(xia)(xia)的順序相同(tong);(3)銹的組成相同(tong);(4)有(you)再現性。可是為(1)和(3)是相反的,所以把盡可能近似(3),滿足(1)、(2)、(4)的性能作(zuo)為目標,研究了在適當的條件(jian)下(xia)(xia)使用(yong)市售的一般加速(su)試(shi)驗(yan)機的情況。
完成的試驗(yan)方法大致區(qu)(qu)分(fen)為(wei)海(hai)岸(an)地(di)區(qu)(qu)、海(hai)岸(an)工業(ye)地(di)區(qu)(qu)、城市及城市工業(ye)地(di)區(qu)(qu),分(fen)別與(yu)各地(di)區(qu)(qu)的條(tiao)件(jian)對應。其特征是在碳素鋼(gang)和耐(nai)候鋼(gang)的腐蝕量上(shang)(shang)有明顯(xian)的差別,促進速度在10倍以上(shang)(shang),6周以內出結(jie)果。
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。
根據發(fa)表的(de)(de)(de)圖(tu)粗略(lve)地(di)讀取(qu)碳素鋼/耐(nai)候鋼的(de)(de)(de)腐蝕比(bi)時,大(da)致是1.2~1.6,表明和(he)大(da)氣(qi)暴曬試驗結果完全一(yi)致.加(jia)速促(cu)進倍率都在10倍以上。為(wei)了(le)得到高的(de)(de)(de)促(cu)進倍率,采取(qu)了(le)一(yi)邊(bian)把(ba)潤濕時間(jian)/干燥時間(jian)的(de)(de)(de)比(bi)保持接近于和(he)自(zi)然大(da)氣(qi)同等的(de)(de)(de)1:4的(de)(de)(de)一(yi)定比(bi)率,一(yi)邊(bian)提高周期的(de)(de)(de)反(fan)復頻度(du)的(de)(de)(de)方針。
該試驗法雖(sui)然可以測試在(zai)各個地區(qu)(qu)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)鋼(gang)比碳素鋼(gang)腐蝕減輕到何種程度,能(neng)夠判定某種耐(nai)(nai)候(hou)(hou)鋼(gang)是(shi)否(fou)具(ju)有耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing),可是(shi)對具(ju)備(bei)了耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)的耐(nai)(nai)候(hou)(hou)鋼(gang)種之間(jian)的優劣能(neng)否(fou)區(qu)(qu)別,在(zai)報(bao)告書中沒有敘述。從數據(ju)的狀(zhuang)態來(lai)看,如果在(zai)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)性(xing)上(shang)沒有相當(dang)差別的話(hua),好(hao)像是(shi)不能(neng)夠區(qu)(qu)別。
這(zhe)個(ge)(ge)方(fang)(fang)法(fa)以后沒有被實(shi)用。因為耐(nai)候(hou)鋼在JIS標準中已經規格(ge)化,能夠實(shi)用的(de)(de)就是該(gai)規格(ge)范圍內的(de)(de)內容,所(suo)以知道了耐(nai)候(hou)性(xing)的(de)(de)程度。另外,這(zhe)個(ge)(ge)方(fang)(fang)法(fa)把環(huan)境只劃分了3個(ge)(ge)地區,根據試驗結果不能預測其他(ta)環(huan)境下的(de)(de)耐(nai)候(hou)性(xing)或者特定場所(suo)下的(de)(de)腐蝕率。根據這(zhe)些理由,我認為此法(fa)沒有被利用的(de)(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(shi)間測(ce)定(ding)(ding)(ding)電(dian)(dian)(dian)位(wei),把上(shang)升到(dao)+0.2V(SCE)時(shi)設定(ding)(ding)(ding)為銹層達到(dao)穩定(ding)(ding)(ding)化。碳素鋼(gang)的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)也逐漸上(shang)升,可是只(zhi)能上(shang)升到(dao)比較低的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(例(li)如-0.4 V SCE).耐候鋼(gang)的(de)場(chang)合,田園(yuan)及工業(ye)地(di)(di)區的(de)假定(ding)(ding)(ding)條件在3星(xing)期(qi)以內(nei),海岸(an)地(di)(di)區的(de)假定(ding)(ding)(ding)條件約(yue)9星(xing)期(qi)才(cai)能達到(dao)表示銹層穩定(ding)(ding)(ding)化的(de)電(dian)(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。
根據設計者說,這(zhe)種(zhong)試(shi)驗(yan)法具有(you)如(ru)下特征:首先可以用(yong)于耐(nai)候(hou)鋼性能的確定;把電位(wei)不(bu)能夠(gou)充分(fen)上(shang)升的材(cai)料定為不(bu)合格,已經被用(yong)來比較不(bu)同廠家的耐(nai)候(hou)鋼。數據說明(ming),Cu-P系的鋼種(zhong)雖然在工業地區試(shi)驗(yan)中穩定化,可是在海(hai)岸假定試(shi)驗(yan)中沒有(you)穩定化。因而,這(zhe)種(zhong)試(shi)驗(yan)法可以用(yong)于海(hai)岸地區耐(nai)候(hou)鋼的開發。
并且,用這種(zhong)試(shi)驗(yan)法可以求出(chu)實(shi)用時的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)量。如果(guo)把腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度設定為(wei)vμm/a,則(ze)和電位(wei)EmV(SCE)之(zhi)間存在(zai)以下關系:
log v=1.183-0.004416 E
在(zai)穩定化之前的腐蝕量(liang)(積(ji)分值(zhi))與大(da)氣(qi)暴曬試驗的場合相(xiang)當一致(zhi)。在(zai)大(da)氣(qi)暴曬中減厚量(liang)P和暴曬期間t之間有如(ru)下關(guan)系:
log P=A+B log t
在(zai)(zai)(zai)(zai)該試驗的(de)(de)場合也(ye)是(shi)相同的(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)(zai)發(fa)表的(de)(de)論文上(shang)用兩對數坐(zuo)標(biao)圖比較了(le)在(zai)(zai)(zai)(zai)幾個歐洲城市中的(de)(de)大氣(qi)暴曬結果和加速(su)試驗結果。例如,對于在(zai)(zai)(zai)(zai)Diüisseldorf的(de)(de)腐(fu)蝕,可讀(du)取約(yue)7倍的(de)(de)促進速(su)度。未想到這(zhe)種方法(fa)(fa)也(ye)能得到普(pu)及,但是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)日本還沒有(you)(you)被實際應用。耐(nai)候鋼(gang)只要在(zai)(zai)(zai)(zai)JIS的(de)(de)成(cheng)分范圍內,在(zai)(zai)(zai)(zai)基本性能上(shang)就不會有(you)(you)問(wen)題。在(zai)(zai)(zai)(zai)接近某種程度的(de)(de)海岸地區,銹(xiu)層是(shi)否穩(wen)定化(hua)雖然是(shi)必要的(de)(de)信息(xi),然而這(zhe)種試驗法(fa)(fa)只能預(yu)測(ce)鹽分過多時(shi)不能穩(wen)定化(hua)。在(zai)(zai)(zai)(zai)定量地給(gei)出了(le)涉(she)及氯(lv)離(li)子、二氧化(hua)硫腐(fu)蝕的(de)(de)大氣(qi)條件時(shi),試驗也(ye)不能夠(gou)預(yu)知是(shi)否穩(wen)定化(hua)或者數十年后(hou)的(de)(de)減厚量,這(zhe)可能是(shi)其不被利用的(de)(de)原因(yin)。