(高清版)GB∕T 38213-2019 金屬和合金的腐蝕 大氣腐蝕引起的材料中金屬流失速率的測(cè)定和評(píng)估程序

ICS77.060GB/T38213—2019/ISO17752:2012金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕引起的材料中金屬流失速率的測(cè)定和評(píng)估程序(ISO17752:2012,IDT)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T38213—2019/ISO17752:2012本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用ISO17752:2012《金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕引起的材料中金屬流與本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用的國(guó)際文件有一致性對(duì)應(yīng)關(guān)系的我國(guó)文件參見附錄NA?！黾恿速Y料性附錄NA。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。ⅡGB/T38213—2019/ISO17752:2012開展流失測(cè)試的目的是為了獲得不同材料在大氣暴露下金屬流失速率的數(shù)據(jù)。流失測(cè)試包括在試此不能用標(biāo)準(zhǔn)化腐蝕試驗(yàn)獲得流失速率數(shù)據(jù)。與標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)相比，流失測(cè)試可以在實(shí)際產(chǎn)品的表面或任何經(jīng)表面處理的材料上進(jìn)行，例如純金屬、合金或不同的覆蓋層(如金屬覆蓋層、含金屬的有機(jī)覆蓋本現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果是通過(guò)收集沖刷材料表面雨水而得到的金屬流失速率。金屬進(jìn)一步可能發(fā)生的化學(xué)形式轉(zhuǎn)化及與環(huán)境發(fā)生的相互作用是超出本標(biāo)準(zhǔn)范圍的。附錄A給出了大氣腐蝕特殊應(yīng)用中影響裸基材料金屬流失速率評(píng)價(jià)的條件。1GB/T38213—2019/ISO17752:2012金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕引起的材料中金屬流失速率的測(cè)定和評(píng)估程序ISO4221空氣質(zhì)量環(huán)境空氣中二氧化硫質(zhì)量濃度的測(cè)定釷試劑分光光度法(Airquality—Determinationofmassconcentrationofsulphurdioxideinambientair—Thorinspectrophotometricmethod)ISO4226空氣質(zhì)量通用特性計(jì)量單位(Airquality—Generalaspects—Unitsofmeasure-ment)ISO4543金屬和其他無(wú)機(jī)覆蓋層儲(chǔ)存條件下腐蝕試驗(yàn)的一般規(guī)則(Metallicandothernon-or-ganiccoatings—Generalrulesforcorrosiontestsapplicableforstorageconditions)ISO8565金屬和合金大氣腐蝕試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的一般要求(Metalandalloys—Atmosphericcorrosiontesting—Generalrequirements)ISO9169空氣質(zhì)量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)性能特性的確定(Airquality—Definitionanddeterminationofperformancecharacteristicsofanautomaticmeasuringsystem)ISO9225金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性影響大氣腐蝕性的環(huán)境參數(shù)的測(cè)量(Corrosionofmetalsandalloys—Corrosivityofatmospheres—Measurementofenvironmentalparametersaffectingcorrosivityofatmospheres)ISO9226金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性用于評(píng)估腐蝕性的標(biāo)準(zhǔn)試樣的腐蝕速率的測(cè)定(Corrosionofmetalsandalloys—Corrosivityofatmospheres—Determinationofcorrosionrateofstandardspecimensfortheevaluationofcorrosivity)2GB/T38213—2019/ISO17752:2012勻性，非覆蓋層樣品應(yīng)盡可能根據(jù)材料進(jìn)行暴曬前清洗。一種實(shí)用的方法是在丙酮和異丙醇中除油。品處理過(guò)程中產(chǎn)生的指紋會(huì)影響結(jié)果，應(yīng)使用棉手套和觸摸樣品邊緣來(lái)避免產(chǎn)生指紋。在放置樣品的同一地點(diǎn)，應(yīng)平行暴曬一個(gè)惰性材質(zhì)的空品架的雨水并測(cè)定沉積率作為試驗(yàn)樣品的基準(zhǔn)沉積率。3.3樣品標(biāo)記盡可能以一種在暴曬過(guò)程中不易被混淆的方式標(biāo)記試驗(yàn)樣品。建議同時(shí)標(biāo)記樣品架和樣品?？赏ㄟ^(guò)刻痕(應(yīng)在樣品背面)來(lái)標(biāo)記樣品。如滿足易讀性和耐久性的要求，也可使用其他標(biāo)記方法。受標(biāo)記影響的區(qū)域應(yīng)最小化。當(dāng)用刻痕來(lái)識(shí)別覆蓋層樣品時(shí)，識(shí)別方法應(yīng)不影響或干擾試驗(yàn)結(jié)果。應(yīng)在涂裝前對(duì)所有覆蓋層樣品進(jìn)行刻痕。3.4樣品數(shù)量對(duì)于表面積不小于300cm2(見3.1)的材料，一個(gè)樣品就足夠了。3.5儲(chǔ)存從樣品制備到開始暴曬的時(shí)間間隔應(yīng)盡可能短，以減小樣品儲(chǔ)存過(guò)程中引起的腐蝕效應(yīng)。腐蝕效應(yīng)會(huì)影響流失結(jié)果，特別是對(duì)于金屬釋放濃度非常低的樣品。建議從樣品制備到開始暴曬的時(shí)間間隔由于流失測(cè)試可以在任何表面上進(jìn)行，因此試驗(yàn)前有必要記錄儲(chǔ)存時(shí)間和儲(chǔ)存條件。如果暴曬結(jié)樣品儲(chǔ)存期間，應(yīng)避免機(jī)械損傷以及與其他樣品接觸。應(yīng)選擇溫度可調(diào)節(jié)且相對(duì)濕度不大于50%的房間儲(chǔ)存樣品。特別敏感的樣品應(yīng)儲(chǔ)存于干燥器中或密封于含有干燥劑的塑料袋中(見ISO4543)。3.6樣品數(shù)據(jù)記錄對(duì)于每一系列的試驗(yàn)樣品，需記錄流失效應(yīng)評(píng)估所需的數(shù)據(jù)(見第8章)。應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)裸金屬和合金：2)暴曬外觀和表面積；b)覆蓋層和其他表面：2)涂裝方法說(shuō)明；4)覆蓋層厚度。注1:樣品每一處的化學(xué)成分都有所不同，正如暴曬試注2:可對(duì)試驗(yàn)前和試驗(yàn)期間的樣品條件進(jìn)行攝影記錄。3GB/T38213—2019/ISO17752:20124大氣腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)地大氣腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)提供用于戶外暴曬的裝置，即直接暴露于所有的大氣狀況和大氣污染物下(見4.2試驗(yàn)場(chǎng)地位置和安全等進(jìn)行持續(xù)氣象和環(huán)境監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)。應(yīng)避免腐蝕性物質(zhì)排放的近點(diǎn)源。理想情況下，試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)使用4.3暴曬架涂覆合適的覆蓋層給金屬暴曬架提供額外保護(hù)。暴曬架可配置有適當(dāng)保護(hù)和維護(hù)的木材。材料的選擇和支撐架的設(shè)計(jì)不應(yīng)影響或干擾試驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)的試驗(yàn)架應(yīng)保證暴曬樣品與水平呈45°。試驗(yàn)架的設(shè)計(jì)應(yīng)使試驗(yàn)樣品不受來(lái)自試驗(yàn)架或其他樣品的流失水以及來(lái)自地面的飛濺水的影響。暴曬架的最低高度選擇應(yīng)防止雨水飛濺和積雪埋藏，且5試驗(yàn)場(chǎng)地特征應(yīng)根據(jù)ISO9226直接測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的腐蝕速率，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的環(huán)境參數(shù)或從其他途徑收集的環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行表征試驗(yàn)場(chǎng)地的大氣條件。推薦的大氣特征環(huán)境數(shù)據(jù)如下：——空氣溫度，單位為攝氏度(℃);——相對(duì)濕度，%;——降水量，單位為毫米每年(mm/a);——基于年降水量中H+濃度加權(quán)平均值得到的降水pH值；——二氧化硫(SO?)濃度，單位為微克每立方米(pg/m3);或二氧化硫(SO?)沉積率，單位為毫克每平方米天[mg/(m2·d)]; 氯離子(Cl-)沉積率，單位為毫克每平方米天[mg/(m2·d)],通常只用于海洋試驗(yàn)場(chǎng)地其他因素的收集或測(cè)定取決于試驗(yàn)的具體要求。根據(jù)ISO4226和ISO9169表征試驗(yàn)場(chǎng)地大氣。宜根據(jù)ISO4221測(cè)定濃度，根據(jù)ISO9225測(cè)定4GB/T38213—2019/ISO17752:2012沉積率。根據(jù)ISO9226中描述的方法，結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)確定或評(píng)估大氣腐蝕性等級(jí)。6操作條件每個(gè)樣品應(yīng)單面安裝在配有傾斜溝槽的固定裝置上，傾斜溝槽可收集沖刷試樣的流失水。流失溶液經(jīng)過(guò)溝槽被輸送到容器內(nèi)(見圖1)。固定裝置、溝槽及容器應(yīng)由惰性材料制成，如聚甲基丙烯酸甲酯2——惰性材質(zhì)固定裝置；3——惰性材料邊緣；4——擋邊；5——硅管；6——用于收集流失水的聚乙烯容器?！囼?yàn)樣品與任何可能影響其腐蝕或影響流失測(cè)試條件的材料之間不發(fā)生接觸；——腐蝕產(chǎn)物及來(lái)自表面的含釋放金屬的流失水不應(yīng)從一個(gè)試驗(yàn)樣品滴到另一個(gè)樣品；——收集沖刷樣品表面的全部流失水；——流失水的收集容器方便定期更換；——易于接近試驗(yàn)樣品表面；5GB/T38213—2019/ISO17752:2012——試驗(yàn)樣品傾斜度宜與水平呈45°。7.1試驗(yàn)時(shí)間暴曬總周期和季節(jié)取決于試驗(yàn)樣品的類型和試驗(yàn)?zāi)康?。建議流失速率測(cè)定的總暴曬周期最少1年，最好5年。覆蓋層樣品的暴曬周期應(yīng)不少于5年。7.2流失樣品定期收集應(yīng)連續(xù)收集容器內(nèi)的流失水。應(yīng)在容器被完全填滿前對(duì)其進(jìn)行更換，以確保釋放金屬不受損失并能夠測(cè)定沖刷樣品的實(shí)際雨水量及受當(dāng)時(shí)的暴曬條件和風(fēng)向影響的雨水量。如果收集容器過(guò)滿，應(yīng)根據(jù)特定采樣周期降雨量的氣象測(cè)量或根據(jù)之前相似的采樣周期估計(jì)沖刷雨水量。更換收集容器的時(shí)間間隔取決于降水量、當(dāng)時(shí)的降水條件以及使用容器的體積。根據(jù)雨水特點(diǎn)，建議收集容器體積為2L~5L。如果收集到的流失水發(fā)生蒸發(fā)，應(yīng)更頻繁地收集流失水，以減少流失水蒸發(fā)帶來(lái)的影響(例如用鋁箔覆蓋收集容器)。對(duì)于釋放低濃度金屬的樣品，主要是覆蓋層樣品，為避免發(fā)生金屬污染應(yīng)使用酸洗過(guò)的收集容器進(jìn)行流失水測(cè)量，使用前容器應(yīng)在純10%硝酸(HNO?)溶液中浸泡至少24h,接著用超純水清洗至少4遍，然后在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境空氣中干燥。為確定基準(zhǔn)金屬濃度，應(yīng)同時(shí)收集來(lái)自同一暴露條件及周期的相同惰性樣品架的流失水。應(yīng)從樣品流失數(shù)據(jù)中減去測(cè)量得到的基準(zhǔn)金屬濃度。收集完畢后，應(yīng)將收集到的流失溶液運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，確定流失水的體積和pH值(實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度下)并分析總的金屬含量。分析前，應(yīng)使用硝酸(HNO?)或鹽酸(HCl)將流失溶液酸化至pH小于3。酸化可以溶解容器壁上可能形成的金屬絡(luò)合物，從而保護(hù)流失水。酸化后，流失溶液可在分析前保存一個(gè)月(或更長(zhǎng))(最好在黑暗條件下)。7.3結(jié)果評(píng)價(jià)根據(jù)所要分析的金屬，金屬濃度超過(guò)1mg/L通常采用火焰原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定。金屬濃度在微克每升(μg/L)級(jí)別的范圍內(nèi)，可采用石墨爐原子吸收光譜法或電感耦合等離子體/原子發(fā)射光譜法進(jìn)行分析。減去每個(gè)采樣周期測(cè)得的基準(zhǔn)濃度后，將各采樣周期釋放的金屬含量相加(金屬濃度乘以收集得到的流失水體積),可計(jì)算得到釋放的金屬總量，單位為克每平方米年[g/(m2·a)]。流失速率的另一種表達(dá)方式是微米每年(pm/a)。前者更適合表征實(shí)際金屬流失速率，后者則更適合比較腐蝕速率。流失速率是基于沖刷表面的雨水總體積，表示為L(zhǎng)/m2(基于與水平面呈45°角樣品的暴曬面積，很大程度上受當(dāng)時(shí)風(fēng)向影響)或表示為總的暴曬周期內(nèi)沖刷表面的毫米降水量(每平方米水平面積雨水深度)。氣象單位“毫米降水量”主要用于預(yù)測(cè)和比較來(lái)自不同場(chǎng)地和表面傾斜方向的金屬流失速率。流失速率可按式(1)進(jìn)行計(jì)算：式中：MR——金屬流失速率，單位為克每平方米年[g/(m2·a)];m——收集的流失水中金屬的總質(zhì)量，單位為克(g);A——金屬表面積，單位為平方米(m2);t——暴曬時(shí)間，單位為年(a)。6GB/T38213—2019/ISO17752:2012其中，總質(zhì)量是從不同采樣結(jié)果中減去基準(zhǔn)沉積質(zhì)量后得到的每個(gè)單獨(dú)質(zhì)量的總和。建議流失速率測(cè)量的總暴曬時(shí)間為至少1年，最好5年。即便應(yīng)在流失水填滿收集容器前對(duì)其進(jìn)行定期更換，受季節(jié)影響的意外降水還是可能導(dǎo)致容器中樣周期的雨水總量應(yīng)基于附近氣象站對(duì)特定采樣周期內(nèi)降雨量的氣象測(cè)量，或基于以往類似的采樣周期進(jìn)行估計(jì)。8試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包含以下信息：a)暴曬前樣品儲(chǔ)存條件的數(shù)據(jù)；c)試驗(yàn)場(chǎng)地的表征(見第5章);d)樣品的暴露日期和采集時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)；f)每個(gè)采樣周期收集流失水的總金屬濃度、pH值和體積的信息，以及為測(cè)量基準(zhǔn)沉積率進(jìn)行平行暴曬的惰性樣品架信息；i)基于空白樣品架的流失水測(cè)量而得到的試驗(yàn)樣品的基準(zhǔn)沉積率，單位為克每平方米年7GB/T38213—2019/ISO17752:2012(資料性附錄)A.1通則數(shù)據(jù)只代表正常的暴曬情況，并不能直接適用于特殊應(yīng)用或特殊暴曬情況下的流失速率評(píng)估。此對(duì)于這種轉(zhuǎn)換或評(píng)估的一些相關(guān)信息或經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)要列在下面。從長(zhǎng)期看，流失速率總是小于或等于腐蝕速率，且往往明顯小于裸金屬表面的腐蝕速率。即便如的區(qū)域是十分有效的(見A.9)。根據(jù)常規(guī)方法所得腐蝕數(shù)據(jù)計(jì)算流失速率的保守預(yù)估上限時(shí)，必須考慮樣品反面和正面的腐蝕差A(yù).2暴曬時(shí)間的影響從長(zhǎng)期看(1年以上),戶外建筑材料由于形成腐蝕產(chǎn)物而產(chǎn)生的金屬流失速率呈現(xiàn)出相對(duì)恒定或略有下降的趨勢(shì)。在給定降雨特征的特定雨季，流失速率在第一個(gè)階段會(huì)非常高，是所謂的第一次沖多次降雨事件時(shí)，在給定試驗(yàn)場(chǎng)地中含腐蝕產(chǎn)物的裸露表面流失金屬的累積量與時(shí)間近似呈線性增加A.3腐蝕產(chǎn)物演化的影響裸露的建筑材料通常會(huì)形成相對(duì)多孔的腐蝕產(chǎn)物，這個(gè)過(guò)程取決于當(dāng)時(shí)的環(huán)境條件和暴曬時(shí)間。A.4降雨量的影響從表面溶解的金屬。對(duì)于某些裸金屬來(lái)說(shuō)，流失總量與總降雨量呈線性關(guān)系是一種簡(jiǎn)單保守的粗略估8GB/T38213—2019/ISO17752:2012pH)密切相關(guān)。A.5表面方向的影響傾斜45°,另一個(gè)表面朝任一方向傾斜45°,根據(jù)實(shí)際收集的沖刷雨水量對(duì)各個(gè)表面的流失量進(jìn)行歸一A.6表面傾斜度和遮蔽程度的影響給定所有其他參數(shù)并假設(shè)當(dāng)時(shí)風(fēng)向影響很小，流失速率隨水平方向傾斜度的增加而減小。這是由表面投影面積差異引起的，水平方向的表面收集的降水量最多，傾斜度越高的表面收集到的降水量越流失速率(θ)=流失速率(45°)×cos0/cos45°……(A.1)任何建筑物或其他室外建筑的總流失速率將會(huì)是每個(gè)單獨(dú)表面流失速率相加的結(jié)果?；谝恍┪牡玫牧魇俾适且粋€(gè)上限。一個(gè)平常建筑物(包括外墻和屋檐)的加權(quán)