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。
另一(yi)個是以獲得耐(nai)候鋼某一(yi)具體用(yong)途時的性能(neng),確定腐蝕減量等的絕對值為(wei)目的。這比材料試驗更難,暫且把(ba)它稱為(wei)實用(yong)試驗。
耐(nai)候鋼最常(chang)用(yong)的(de)試驗(yan)方(fang)法是標(biao)準試驗(yan)臺的(de)大氣暴(bao)曬(shai)試驗(yan)。這種方(fang)法在(zai)(zai)20世紀初已被用(yong)于ASTM的(de)暴(bao)曬(shai)試驗(yan)上(參(can)照2.1.1節),從那時(shi)以來(lai)(lai)幾乎沒(mei)有變更(geng)(geng),現在(zai)(zai)仍(reng)在(zai)(zai)使用(yong)。為了有效地利用(yong)過去(qu)積累下來(lai)(lai)的(de)被視為知識財富的(de)暴(bao)曬(shai)試驗(yan)數據,寧可不改變試驗(yan)方(fang)法。所以,這種試驗(yan)方(fang)法過去(qu)從來(lai)(lai)沒(mei)有成為變更(geng)(geng)的(de)研究(jiu)對象。標(biao)準的(de)方(fang)法在(zai)(zai)JIS和ASTM標(biao)準中已經(jing)規(gui)定。
如果能(neng)在幾(ji)個有(you)代表性的(de)地(di)區進行暴曬試驗的(de)話,就(jiu)能(neng)充(chong)分(fen)達到材料試驗的(de)目的(de),問題是(shi)(shi)需要數年以上的(de)時(shi)間(jian),因(yin)此提(ti)出了加(jia)速試驗法(fa)。如后(hou)面所敘述(shu)的(de)那樣,雖然很(hen)少但是(shi)(shi)還(huan)是(shi)(shi)有(you)加(jia)速試驗法(fa)的(de)研(yan)究,可是(shi)(shi)在實際應(ying)用上幾(ji)乎(hu)沒有(you)被采用。
標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)暴曬(shai)試(shi)(shi)驗,作為實用(yong)(yong)試(shi)(shi)驗除了需(xu)要時間以外還存在兩(liang)個問題。第一問題是,耐候鋼(gang)的(de)(de)(de)性能雖(sui)(sui)然受(shou)暴露形(xing)(xing)狀的(de)(de)(de)影響很大,但(dan)(dan)是標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)暴曬(shai)試(shi)(shi)驗卻不能把它反(fan)映(ying)出(chu)來。影響暴露形(xing)(xing)狀的(de)(de)(de)因素主要有(you)雨(yu)(yu)水洗滌的(de)(de)(de)程度、雨(yu)(yu)后的(de)(de)(de)干(gan)燥(zao)(zao)時間以及(ji)不同的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀。標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)暴曬(shai)試(shi)(shi)驗中,試(shi)(shi)片的(de)(de)(de)上面(mian)洗凈、干(gan)燥(zao)(zao)都處于最佳(jia)條件,即使在鹽(yan)分濃度極(ji)高的(de)(de)(de)海岸也十分穩定(ding)。與(yu)此相反(fan),試(shi)(shi)片的(de)(de)(de)下面(mian)雖(sui)(sui)然被雨(yu)(yu)潤濕但(dan)(dan)是受(shou)不到洗凈作用(yong)(yong),干(gan)燥(zao)(zao)時間也長,處于最差的(de)(de)(de)條件。不管(guan)條件如何,所得的(de)(de)(de)數(shu)據是試(shi)(shi)片兩(liang)個面(mian)的(de)(de)(de)平均(jun)值。
關(guan)于暴(bao)露形狀對性(xing)能是如何影(ying)響的(de)(de)(de)研(yan)究結果在(zai)(zai)2.4.2節敘述,總(zong)之,標準暴(bao)曬試驗結果在(zai)(zai)實用(yong)條件下的(de)(de)(de)性(xing)能評價不能照原樣使用(yong)。可是了解某地區耐候(hou)鋼(gang)的(de)(de)(de)性(xing)能最(zui)基本(ben)的(de)(de)(de)數據(ju)(ju)是標準暴(bao)曬試驗結果,以此(ci)作為基礎(chu)在(zai)(zai)一定程度上(shang)可以推斷(duan)在(zai)(zai)實用(yong)條件下的(de)(de)(de)行(xing)為,確實是最(zui)重要的(de)(de)(de)依據(ju)(ju)。
另一(yi)個問題,大氣(qi)環境由于場(chang)所或(huo)時間是(shi)千差(cha)萬別(bie)的(de)(de)(de)(de),試驗(yan)數據只(zhi)不過是(shi)限定(ding)了場(chang)所或(huo)時間的(de)(de)(de)(de)暴(bao)曬試驗(yan)結果。主要影響(xiang)耐候鋼性(xing)能的(de)(de)(de)(de)是(shi)SOx和(he)海鹽粒(li)子(zi)濃度(du),根據日本的(de)(de)(de)(de)現狀來看只(zhi)考慮(lv)后(hou)者就(jiu)可(ke)以(yi)了,如在2.4.2節詳細敘(xu)述的(de)(de)(de)(de)那樣(yang)其影響(xiang)的(de)(de)(de)(de)程度(du)也可(ke)以(yi)定(ding)量地求出來,這樣(yang)有關標準(zhun)暴(bao)曬試驗(yan)上的(de)(de)(de)(de)問題都(dou)已解(jie)決。
加(jia)速試驗即使有(you)了(le)(le)好(hao)的(de)方法(fa),在其性(xing)質上也是(shi)為了(le)(le)材料試驗,只用這種(zhong)方法(fa)不能(neng)提供實(shi)(shi)用條件下(xia)的(de)性(xing)能(neng)數(shu)據。為了(le)(le)從加(jia)速試驗結果求出實(shi)(shi)用條件下(xia)腐(fu)蝕的(de)絕對值,需(xu)要求出加(jia)速倍率。為了(le)(le)求出加(jia)速倍率,還需(xu)要進行實(shi)(shi)用條件下(xia)的(de)試驗。
1967年(nian)(昭和42年(nian)),日(ri)本(ben)鋼(gang)(gang)結構協會防銹(xiu)防蝕分會的(de)下(xia)屬(shu)機構設置了(le)耐候試驗(yan)法研(yan)(yan)究班。它(ta)的(de)目(mu)的(de)是“研(yan)(yan)究調(diao)查能夠(gou)在短期間用加速試驗(yan)評價鋼(gang)(gang)結構物防銹(xiu)涂漆的(de)耐久性、耐候鋼(gang)(gang)及其(qi)他基體鋼(gang)(gang)材的(de)耐候性等。”7年(nian)的(de)活動結束后(hou),于1974年(nian)(昭和49年(nian))發表了(le)“JSSC耐候加速試驗(yan)法”。
作為裸鋼(gang)材的(de)(de)(de)加速(su)試驗機(ji)(ji)應具(ju)有(you)(you)(you)如下(xia)(xia)4個特性:(1)有(you)(you)(you)促進速(su)度;(2)鋼(gang)種間的(de)(de)(de)腐蝕量順序與大氣暴曬(shai)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)順序相同(tong);(3)銹的(de)(de)(de)組成相同(tong);(4)有(you)(you)(you)再(zai)現(xian)性。可是為(1)和(3)是相反的(de)(de)(de),所以把盡可能近似(3),滿足(1)、(2)、(4)的(de)(de)(de)性能作為目標,研究了在適當的(de)(de)(de)條件下(xia)(xia)使用市售的(de)(de)(de)一般加速(su)試驗機(ji)(ji)的(de)(de)(de)情(qing)況。
完成的(de)(de)試驗(yan)方法(fa)大致區分為海岸地(di)區、海岸工(gong)業(ye)地(di)區、城市及(ji)城市工(gong)業(ye)地(di)區,分別與(yu)各(ge)地(di)區的(de)(de)條件對應。其特征(zheng)是在碳素(su)鋼(gang)和耐候鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)量上(shang)有明顯的(de)(de)差別,促進速度在10倍以上(shang),6周以內出結果。
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。
根據發表(biao)的(de)(de)圖粗略地讀(du)取碳素鋼(gang)/耐候鋼(gang)的(de)(de)腐蝕比時,大致(zhi)是1.2~1.6,表(biao)明和(he)大氣(qi)(qi)暴(bao)曬試驗結(jie)果(guo)完全一(yi)致(zhi).加速(su)促(cu)進倍(bei)率都(dou)在10倍(bei)以上。為了(le)得到高的(de)(de)促(cu)進倍(bei)率,采取了(le)一(yi)邊把潤(run)濕時間/干燥(zao)時間的(de)(de)比保持接近(jin)于和(he)自然大氣(qi)(qi)同(tong)等的(de)(de)1:4的(de)(de)一(yi)定比率,一(yi)邊提高周期的(de)(de)反(fan)復頻度的(de)(de)方針。
該(gai)試驗法雖然可(ke)以測試在(zai)各個(ge)地(di)區(qu)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)比碳素鋼(gang)腐蝕減輕到何種程(cheng)度,能(neng)(neng)夠判定某種耐(nai)(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)是否具(ju)有(you)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)(hou)性(xing),可(ke)是對具(ju)備了耐(nai)(nai)候(hou)(hou)(hou)性(xing)的耐(nai)(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)種之間的優劣能(neng)(neng)否區(qu)別,在(zai)報告書中(zhong)沒有(you)敘述。從數(shu)據的狀(zhuang)態來看,如果在(zai)耐(nai)(nai)候(hou)(hou)(hou)性(xing)上沒有(you)相當差別的話,好像(xiang)是不能(neng)(neng)夠區(qu)別。
這個(ge)(ge)方法以后(hou)沒有被實(shi)用(yong)。因(yin)為耐(nai)(nai)候(hou)鋼(gang)在JIS標準中已經規(gui)格(ge)化,能夠(gou)實(shi)用(yong)的(de)(de)就(jiu)是該規(gui)格(ge)范(fan)圍內的(de)(de)內容,所(suo)以知道了耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)的(de)(de)程度。另外(wai),這個(ge)(ge)方法把環境只(zhi)劃(hua)分(fen)了3個(ge)(ge)地區(qu),根據(ju)試驗(yan)結果不(bu)能預測其他(ta)環境下的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)或者(zhe)特(te)定場所(suo)下的(de)(de)腐蝕率(lv)。根據(ju)這些理(li)由,我(wo)認(ren)為此法沒有被利(li)用(yong)的(de)(de)機(ji)會(hui)。
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(shi)驗中,隨(sui)時間(jian)測(ce)定(ding)(ding)電(dian)位,把(ba)上升到(dao)+0.2V(SCE)時設定(ding)(ding)為銹層達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)(ding)化。碳素鋼的(de)電(dian)位也逐漸上升,可是只能(neng)上升到(dao)比較低的(de)電(dian)位(例(li)如-0.4 V SCE).耐候鋼的(de)場(chang)合,田園及(ji)工業地區的(de)假(jia)定(ding)(ding)條件在(zai)3星期(qi)以內,海岸地區的(de)假(jia)定(ding)(ding)條件約9星期(qi)才能(neng)達(da)到(dao)表示(shi)銹層穩(wen)定(ding)(ding)化的(de)電(dian)位。
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(ji)者說,這種(zhong)(zhong)試驗(yan)法具有(you)如下特征:首先(xian)可(ke)以用于(yu)耐(nai)候鋼性能(neng)的確定(ding);把(ba)電位不(bu)能(neng)夠充(chong)分上(shang)升的材料定(ding)為不(bu)合(he)格,已經(jing)被(bei)用來比(bi)較不(bu)同廠家的耐(nai)候鋼。數據說明,Cu-P系的鋼種(zhong)(zhong)雖然(ran)在(zai)工業地區試驗(yan)中穩定(ding)化,可(ke)是在(zai)海岸假定(ding)試驗(yan)中沒有(you)穩定(ding)化。因(yin)而,這種(zhong)(zhong)試驗(yan)法可(ke)以用于(yu)海岸地區耐(nai)候鋼的開發。
并(bing)且,用這(zhe)種(zhong)試驗法可以求出實用時的腐(fu)蝕(shi)量。如果把腐(fu)蝕(shi)速度設定(ding)為vμm/a,則和電位(wei)EmV(SCE)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)以下關系:
log v=1.183-0.004416 E
在(zai)穩定化之前的(de)腐蝕量(積分(fen)值)與大氣暴(bao)曬(shai)試驗的(de)場合相當一致。在(zai)大氣暴(bao)曬(shai)中減厚量P和暴(bao)曬(shai)期(qi)間(jian)t之間(jian)有如下(xia)關系:
log P=A+B log t
在該試驗(yan)的(de)(de)(de)場合(he)也(ye)是(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de)。在發表(biao)的(de)(de)(de)論文上(shang)用(yong)兩對數(shu)坐標圖比較了在幾個歐洲城市中的(de)(de)(de)大氣暴(bao)曬(shai)結(jie)果(guo)和加速(su)(su)試驗(yan)結(jie)果(guo)。例如,對于在Diüisseldorf的(de)(de)(de)腐(fu)蝕,可讀取約7倍的(de)(de)(de)促進速(su)(su)度(du)。未想到(dao)這種方法(fa)也(ye)能(neng)得到(dao)普及(ji),但是(shi)在日本還沒有被(bei)(bei)實際應用(yong)。耐候鋼只(zhi)要在JIS的(de)(de)(de)成(cheng)分范圍(wei)內(nei),在基本性能(neng)上(shang)就不會有問題。在接近某種程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)海岸地(di)區,銹層(ceng)是(shi)否穩(wen)定(ding)化雖然是(shi)必要的(de)(de)(de)信息,然而這種試驗(yan)法(fa)只(zhi)能(neng)預(yu)測鹽(yan)分過多(duo)時不能(neng)穩(wen)定(ding)化。在定(ding)量地(di)給(gei)出(chu)了涉及(ji)氯離子、二氧化硫腐(fu)蝕的(de)(de)(de)大氣條件時,試驗(yan)也(ye)不能(neng)夠預(yu)知是(shi)否穩(wen)定(ding)化或者數(shu)十(shi)年后的(de)(de)(de)減厚量,這可能(neng)是(shi)其不被(bei)(bei)利用(yong)的(de)(de)(de)原因。