第7章 自然环境中的腐蚀试验

3 土壤环境 腐蚀试验
第7章 自然环境中的腐蚀试验
1 大气暴露试验
1.1 试验场点选择 1.2 暴晒架与试样 1.2.1 户外暴晒试验 1.2.2 百叶箱试验 1.2.3 库内试验 1.2.4 试样制备与要求 1.3 试验记录与结果评定
国家材料环境腐蚀试验站
28个
1 大气暴露实验
1.1 实验场地的选择
1.2.4 试样制备与要求



（1） 试验材料 试样按照统一的标准进行统一制备。同一批试样，其材料 规格、化学成分、制造和热处理工艺以及表面状态应相同， 并有完整记录，最好选用同一生产批号的材料。 （2）试样的形状、尺寸和表面状态 试样的形状、尺寸和表面状态视试验材料种类、环境类型 和试验目的而定。 （3）试样数量 用于同一试验目的的平行试样数量，不得少于三个。 试样的总数量与试验周期有关。 如果需要性能测试，尤其是破坏性测试，相应增加。
⑥
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为获得可靠的平均数据和计算标准偏差及误差， 应在同一位置的相同试验条件下埋置一定数量 的平行试样，其数目取决于试验精度的要求， 通常为3—12个 试验持续的总周期以及两次取样之间的时间间 隔取决于试验目的和性质；对于钢铁试样通常 每隔1—2年取样一次，总持续时间为15—20年， 甚至更长 此外，为考察某种材料或结构件（如长距离油 气输送管道）在各种土壤中的适用性，必须对 所涉及的各种主要类型土壤进行广泛试验。

实验过程中

须记录外界腐蚀因素以及试样表面的腐蚀 状况变化
1.3 实验记录和结果评定
1.3.2结果评定

实验结果的评定方法有外观检查，测定重 量损失，力学性能变化，腐蚀深度，确定 腐蚀类型等。通常采用试样表面形态的变 化，重量变化和力学性能的变化作为材料 抗大气腐蚀的耐蚀性判据。
为了进行定量评定可以采用重量法，这是 对试样的最终评定。有失重法和增重法两 种。
二． ①
②
③
④
⑤
土壤暴露试样的形状和尺寸随试验目的而 异。如管状和圆柱状试样应水平埋置，平 板试样应垂直埋置等等 试样之间的距离取决于试样的大小和土壤 的电阻率，要求一个试样间隔距离至少应 是其直径（或宽度）的两倍 为考察随时间的腐蚀规律变化，应当埋置 足够多的试样，按计划分期分批地取出试 样，分析腐蚀结果
1.2.4 试样制备与要求


（4）试样的标识 所有试样尽量采取统一标识。 试样编号内容建议包含如下信息：材料种类、试验地点 （和/或曝露方式）、试验周期、试片序列号等。 （5）试样的安装 制备好的试样整齐牢固地安装在暴晒架的绝缘框上。 试样间以不妨碍空气流通和不互相遮挡阳光为原则。 试样与其支撑座之间的接触面积尽量的小。
确定一系列不同土壤对指定金属 或一组金属的耐蚀性
拉萨站 大港试验站
与土壤腐蚀有关的 各种因素
埋置试验点的 气象数据： 气温 地温 降雨量等
土壤的理化性 质：
土壤类别 电阻率 pH值 含水量 含氧量 微生物等
其它注意事项



在土壤腐蚀试验时，还必须考虑腐蚀微电池和 宏电池的作用及其在性质上的差异： 小的埋地金属结构件主要受微电池作用的影响， 腐蚀性取决于金属的阴极极化率和阳极极化率； 对大型埋地金属结构件而言，在金属表面形成 了宏电池腐蚀，土壤的腐蚀率将对此起到决定 性的作用。因此，土壤埋置试验中一般包括小 试片试验和长尺试件试验
青岛海水站
舟山站吊笼
2.1 海水腐蚀试验
2.2.2 试验设施 （1）海水环境全浸试验 可采用以下方式： 固定式，如可潜试验架、栈桥、码头等，试样在最低水位下0.2~2 m，距水底0.5m以上。 浮动式，如浮筏、趸船、浮筒等。试样在水面下0.2 ~2.0m。 吊挂式，只限于在流速低、风浪小的地点采用。试样在最低水位下 0.2~2 m，距水底0.5m以上。 （2）海水潮差区试验 采用固定式（如平台、栈桥、码头等）或吊挂式（限于在流速低、 风浪小的地点采用），试样在平均潮位±0.3m。 （3）海水飞溅区试验 海水飞溅区应在平均高潮位以上0.2-1.2m，腐蚀苛刻区的范围可通 过前几年的暴露试验来确定。
1.2.4 试样制备与要求

（6）空白试样


预留适当数量的空白试样 并放在清洁的干燥器中储存，以备比较之用。
避免因外观损坏等而影响试验结果。评定后 的试样，应妥善保存，使其不再遭到腐蚀而 改变其表面状况。

（7） 试样的保存

1.3 实验记录和结果评定
1.3.1实验记录 实验前

应该在专用的记录卡上分别记录试样的编 号，类别，尺寸，外型等项目；编写实验 纲要。


试样必须无孔 基材试样的棱角须磨圆，必要时应在此 处涂以更厚的涂料层 涂敷的基材表面必须喷砂处理 每个试样只能试验一种
框架





制作框架的材料除钢铁之外也可用蒙乃尔合 金、带涂层的铝框架、由增强塑料制成的非 金属框架或经过处理的木材等； 试样之间必须互相绝缘并与框架绝缘； 框架中试样和主平面应平行于水流方向； 试样之间应保持足够距离，以免海生物或其 它脏污积聚而阻塞； 根据不同的试验目的，也可以将专门设计的 缝隙腐蚀试样、接触腐蚀试样及应力腐蚀试 样固定在框架上，暴露于海水中。
3.3 测量与结果评定
一．
测量方法—两个主要评定判据
（1）孔蚀深度测定 在一定条件下对不同表面积的试样以及足 够多的相同表面积的试样进行土壤埋置， 以确定孔蚀深度与试样表面的依从关系。 通常在一个试样上测定5—10个最深蚀孔 的深度，而求得平均最大侵蚀深度。
（2）失重腐蚀速度 在清除腐蚀产物后，从暴露前后的试样重量差 计算每单位面积、单位时间内的失重腐蚀速度。
（4）试验架

试验架可使用钛、NS336（镍基合金）、有 涂层的钢、强化塑料等材料。木材（包括做 过防腐处理的）不能做试验架。
海水腐蚀试验种类
a.海洋大气腐蚀试验 b.浪花飞溅带腐蚀试验 c.海水间浸试验 d.海水半浸试验 e.海水全浸试验 f.海洋土壤腐蚀试验
2.1.2.试样与框架
试样规格




2.2其他水环境腐蚀

淡水（如河川和湖泊等）的现场腐蚀试验基本 上与海水腐蚀相同，可采用一般试样，也可采 用考察缝隙腐蚀、接触腐蚀或应力腐蚀的专门 试样，且可直接进行实物试验。

淡水腐蚀试验可在专门试验站进行，也可依傍 水闸或桥梁设点挂片。为进行不同部位的暴露 试验，可设置专用试验支架
武汉长江淡水站
1.2.2 百叶箱试验
基本要求是：

使试样不受日晒雨淋 但百叶箱内部空气和外部大气相同， 它应处于户外暴晒场附近

1.2.3 库内试验




把试样置于实验库内进行储存实验。 实验库内的空气于外部空气不流通，不受阳 光照射和雨，雪，风的侵袭。 库内不设加温调湿通风装置，一般为水泥地 面。 由于温度，湿度与户外有差别，因必须备有 自动记录温度和湿度的装置，并定期统计数 据资料。

评定过程

海水试验的持续周期随试验材料的耐蚀性及试验目的 而不同。 对于钢铁材料通常为3、6个月，1、2、5、10、20年等。 为了保证结果的可靠性，一般采用三个平行试样。 在各规定周期结束时取出试样，清除掉附着的海生物， 然后按照规定的操作去除氧化皮、清洗试样，而后再 按失重法要求对试样称重。 有时还需要将腐蚀产物保存下来供实验室进一步分析 评定
格尔木盐湖水腐蚀试验站
格尔木盐湖水腐蚀试验浮筏
腐蚀试验浮筏浮筏水下固定锚安放工作照
新建盐湖水腐蚀试验浮筏下水工作照
格尔木试验站新建浮筏试验区
3.土壤腐蚀试验

3.1 基本要求 3.2 土壤埋置试验 3.3 测量与结果评定
3. 土壤腐蚀试验
3.1基本要求
土壤腐蚀试验目的
确定金属材料在指定土壤 或一组类似的土壤中的耐蚀性
3.2土壤埋置试验
一．
定义 土壤埋置试验是在待考察的土壤中挖掘出深度 相当于使用状态的沟槽，把常规制备的试样放置 在各规定的水平深度处，然后按照技术要求回填 土 以进行埋置试验
注意事项 由于土壤的特性随地区和深度获得的结果并不适 用于其它土壤；应当选择结构件实际应用地区的 土埋进行埋置试验 埋置时必须把试样埋置在同一深度，并在它们上 面覆盖同样厚的土层
①
②
测定土壤的氧化还原电位 用铂及饱和甘汞电极（或硫酸铜电极）构成现 场探测土壤氧化还原电位的探针将现场实际测 得的的电位E实测按下式换算成pH＝７时的氢标 （ＳＨＥ）氧化还原电位Ｅ（Ｖ）： Ｅh＝Ｅ实测 ＋ＥSCE ＋0.059(pH实测-7) 测量土壤的氧化还原电位，有助于判别土壤中 微生物腐蚀的活性强度。
2.1.3.记录与评定

评定参数

应当定期观察和测定海水的主要参数，如水 温、盐度、电导率、pH值、含氧量和潮水流速， 以及定期测定水中的氨、硫化氢和二氧化碳等。
此外还必须详细记录海水的年（月）平均温度、 挂取片时间、试验位置、浸泡深度以及试验场 所的气象资料，这些基础资料对于分析试验结 果是必不可少的


海水腐蚀试样的尺寸形状可根据试验目的和 试验站统一规定作出选择，推荐使 100×300mm的矩形试样。 试样制备与实验室试验的相同。 在试样边棱一定部位切制缺口、钻孔或打印 数码以作标记，也可牢固挂上耐蚀材料制的 标牌（注意须与试样绝缘）。 对所有试样必须采用相同的标记方法
对涂料的海水试验的要求

另外，对某些材料（如铸铁和黄铜）则应当用 力学性能变化来评定它们在土壤中的耐蚀性。 还有一种重要的腐蚀结果就是：表观检查。这 是在任何一种评定方法之前都必须进行的。
测量结果评定
为了测定土壤的腐蚀活性和材料在土壤中腐蚀行 为，已发展了一些电化学的、化学的、物理的和 生物的检测方法，介绍如下： 测定土壤电阻率 土壤电阻率取决于土壤中的含水量及水的 导电度 溶解盐的种类和数量， 土壤颗粒的尺寸与分布等。 测定土壤电阻率是应用得较为广泛的一种检测 方法。



大气暴露腐蚀实验的实验站应该建立在使用金属材 料，非金属材料和涂层的，有代表性的地区，以适 应大气腐蚀规律的复杂性。 进行实验时应当测量和掌握实验站的所在地的环境 因素，如温度，降雨日数，降雨量及雨期的延续时 间，风向，风速，湿度，日照日数等气象条件以及 大气中的污染成分。 如有可能，应该将实验站建在当地气象台附近。 除专门的工业大气实验站以外，附近不允许有烟囱， 通风口以及散发大量有害气体和灰分的厂房和装置， 以防丢试样干扰。

2. 自然水中的腐蚀试验

2.1 海水腐蚀试验

2.1.1 试验地点和条件 2.1.2 试验设施 2.1.3 记录与评定

2.2.其他水腐环境蚀试验
2.1 海水腐蚀试验
2.1.1 试验地点和条件（包括淡水） 1. 试验地点应有典型的天然水环境。 2. 试验地点的水质应洁净、无污染，为了研究污染引起的 腐蚀时除外。 3. 天然河水、湖水的试验地点应有满足浸泡（全浸）试验 的条件。天然海水试验地点应有满足全浸、潮汐、飞溅 试验的条件。 4. 试验地点应有避免自然灾害的措施，保证试样的安全。 5. 应有试验地点环境因素的详细资料，例如，水的温度、 盐度、电导率、pH值、氧含量、水的组成、水位的变化、 海水潮汐等。对海水试验地点，还应有气象因素数据。 6. 定期测定试验地点的水环境参数。参数通常包括水的温 度、盐度、电导率、pH值、氧含量和流速。 7. 含沙量较大的站点还应定期检测含沙量。
1.2 暴晒架与试样




1.2.1 户外暴晒试验 暴晒架应该设在完全敞开的地方，以便 能充分受到大气条件的侵袭； 暴晒架应与周围的建筑物，树木相隔一 定距离，以避免阴影投射的影响； 暴晒场周围应设置安全障碍物，但不能 挡风； 作为配套，还应设置实验工作室。
玻璃下暴晒实验装置
建筑材料暴晒实验装置
暴晒架的一般要求



暴晒架由角铁和型钢或木材制成，并涂 漆加以保护。 架子距地面高度一般为0.8-1.0m，架面 与水平面的角度应该相当于实验站所在 地的地球纬度（通常45度），正面向南。 暴晒架应安装牢固，足以承受狂风暴雨 的冲击和最大积雪量的重压暴晒架上配 置陶瓷绝缘子分隔的框架，其上安置试 样。
第7章 自然环境中的腐蚀试验
材料自然环境腐蚀试验研究任务
数据积累 评价环境腐蚀性
制定标准
自然环境腐蚀试验
研究腐蚀机理 开发新材料基础
材料自然环境腐蚀试验方法分类
按大环境
按自然 环境
按目 的和 用途
按试 件类 型
第7章 自然环境中的腐蚀试验

本章内容介绍（主要介绍室外试验）
1 大气环境 腐蚀试验 2 水环境 腐蚀试验