T-CMSA 0044-2023 雷電防護裝置 接閃桿性能要求與測試方法

ICS07.060

CCSA47

團體標準

T/CMSA0044—2023

雷電防護裝置接閃桿性能要求與測試方法

Lightningprotectionsystem(LPS)—Performancerequirementsandtestingmethods

ofairterminalrod

2023-10-08發(fā)布2023-10-08實施

中國氣象服務協(xié)會發(fā)布

T/CMSA0044—2023

雷電防護裝置接閃桿性能要求與測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了試驗標準接閃桿要求和接閃桿的分類及其性能要求與測試方法。

本文件適用于接閃桿，含常規(guī)接閃桿和非常規(guī)接閃桿。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB50057－2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范

GB/T2423.18－2012環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Kb：鹽霧，交變(氯化鈉溶液)（IEC60068

－2－52:1996,IDT）

GB/T9789－2008金屬和其他無機覆蓋層通常凝露條件下的二氧化硫腐蝕試驗（ISO

6988:1985,IDT）

GB/T16927.1－2011高電壓試驗技術(shù)第1部分:一般定義及試驗（IEC60060－1:2010,MOD）

GB/T33588.2－2020雷電防護系統(tǒng)部件（LPSC）第2部分：接閃器、引下線和接地極的要求（IEC

62561－2:2018,IDT）

GJB7581－2012機動通信系統(tǒng)雷電防護要求

ISO6892－1－2016金屬材料拉伸試驗第1部分常溫測試法（MetallicmaterialsTensile

testing--Part1:Methodoftestatroomtemperature）

NFC17－102:2011雷電防護－提前發(fā)射防雷擊保護系統(tǒng)(Protectionagainstlightning－Early

streameremissionlightningprotectionsystems)。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

接閃桿airterminalrod

桿狀導體制成的接閃器，用于攔截直擊雷并將雷電流傳導至引下線和接地裝置。

[來源：GB/T33588.2－2020，3.2]

3.2

試驗標準接閃桿standardreferenceairterminal;SRAT

在接閃桿（3.1）接閃性能試驗中，作為試驗基準的接閃器（桿）。

3.3

截斷時間timetochopping

Tc

視在原點與截斷瞬時的時間間隔。

1

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[來源：GB/T16927.1－2011，7.1.27]

3.4

單位臨界擊穿電壓unitcriticalbreakdownvoltage

擊穿接閃桿與云極板間每米空氣間隙的臨界電壓值。

3.5

接閃角度lightningstrikeangle

以接閃桿為軸，在軸向面XZ形成的，以接閃桿的尖端為頂角，桿與臨界保護界面間的夾角。該夾角

基于滾球法確定保護范圍，接閃桿與滾球圓弦外切角。

4試驗標準接閃桿

4.1SRAT應符合附錄A的要求。

4.2可調(diào)節(jié)高度的試驗標準桿除高度可在13cm～100cm范圍內(nèi)調(diào)整外，其外形尺寸、材料應符合附錄A

的要求。

5接閃桿分類

5.1常規(guī)接閃桿

按GB50057－2010和GB/T33588.2－2020規(guī)定要求使用金屬材料制成的桿狀接閃器。其接閃端部多

為單針，也可為均勻布置的多針。接閃端頭多為尖狀或一定曲率半徑。常規(guī)接閃桿的材料、結(jié)構(gòu)、最小

截面要求，使用條件見附錄B。

5.2非常規(guī)接閃桿

5.2.1具有提前接閃功能的接閃桿

通過接閃端部提前放電，其截斷時間早于同等條件下的常規(guī)接閃桿。其材料、結(jié)構(gòu)和最小截面應符

合附錄B要求。

5.2.2具有延遲接閃功能的接閃桿

相對于常規(guī)接閃桿，具有增加截斷時間功能的接閃桿。

6性能要求

6.1基本要求

6.1.1標志、銘牌及使用說明書

接閃桿的制造商應提供必要的信息，見7.2.1。

6.1.2材料、結(jié)構(gòu)和最小截面

應符合附錄B中表B.1和B.2的要求。

6.1.3覆層厚度、有覆層的彎曲和附著力

2

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覆層厚度不應小于表B.2中的要求。

有覆層導體的彎曲、附著力應符合7.2.4試驗要求。

6.1.4耐腐蝕

應符合7.2.5環(huán)境試驗的要求。

6.1.5拉伸強度

各種金屬材料的拉伸強度不應低于表1中的要求。

表1各種金屬材料的拉伸強度和最大電阻率

材料拉伸強度最大電阻率

N/mm2μΩ?m

銅材200～4500.018

鋁≤1500.030

鋁合金120～2800.036

鋼材290～5100.25

不銹鋼350～7700.800

6.1.6電阻率

各種金屬材料的最大電阻率不應高于表1中的要求。

6.1.7桿頭曲率半徑

半球狀接閃桿頭曲率半徑宜在4.8mm～12.7mm之間。

6.1.8雷電流耐受能力

接閃桿應能經(jīng)受雷電耐受性的沖擊，應符合7.2.9試驗要求。

6.1.9單位臨界擊穿電壓

按照本文件7.2.10試驗要求和GJB7581-2012中7.1.1.4表2的技術(shù)要求，常規(guī)接閃桿的單位臨界擊

穿電壓為460kV/m～514kV/m。

6.2非常規(guī)接閃桿的附加要求

6.2.1截波時間差

具有提前功能的接閃桿，截斷時間早于同等條件下SRAT，具有延遲功能的接閃桿，截斷時間遲于同

等條件下SRAT。

按照7.3.1測試得出的截波時間差，可經(jīng)過附錄E.2中規(guī)定的矯正計算方式，得出在650μs波頭下的

截波時間差，記為ΔT（650μs）。

6.2.2接閃概率

接閃桿在一定數(shù)量的雷擊放電中，截收雷擊的概率，使用百分比表示。具有提前功能的接閃桿在與

用于試驗標準接閃桿（SRAT）的同等條件試驗中，接閃桿率應不小于55%。具有延遲功能的接閃桿在與

SRAT的同等條件試驗中，接閃概率應不大于45%。

3

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6.2.3接閃角度

試品接閃桿在與可調(diào)高度試驗標準接閃桿（SRAT）放電試驗中，通過試驗測得接閃角度。常規(guī)接閃

桿的接閃角度為45°，具有提前功能的接閃桿的接閃角度應大于45°。

7測試方法

7.1總體要求

如果沒有其他規(guī)定，高電壓試驗程序按照GB/T16927.1。被測接閃桿應按照制造商的安裝程序安裝

和進行電氣連接。

隨機選取一個樣品，每項試驗使用此試品，當試品均通過了所有試驗項目，則認定該型號符合試驗

要求。如果試品沒有通過某項試驗，則應重新抽取1個新試品重復這項試驗，如果重新選取的試品做了

更改，而影響到已通過試驗的結(jié)果，則需要重新進行相關(guān)試驗。重復試驗的新試品中如沒能通過試驗，

試驗應至此結(jié)束，不再繼續(xù)下一項的試驗，即可判定該產(chǎn)品未通過試驗。

7.2常規(guī)接閃桿共性試驗

7.2.1標志、銘牌及使用說明書

7.2.1.1生產(chǎn)商應在其產(chǎn)品標志、銘牌和使用說明書上提供下列信息：

a)生產(chǎn)廠、商標或品牌；

b)產(chǎn)品名稱、型號；

c)制造、出廠編號；

d)安裝方法；

e)材料、規(guī)格和尺寸；

f)使用條件；

g)需要說明的特殊功能（如果有）。

其中a）～c）要標識在產(chǎn)品本體上，其他項目可以標識在產(chǎn)品本體上，也可在使用說明書中說

明。

7.2.1.2應按7.2.1.1檢查標志、銘牌及使用說明書內(nèi)容是否齊全，并做銘牌耐久性試驗（除壓印、模

印、沖壓和雕刻方法制成的以外，其他所有銘牌均應進行以下試驗。用一塊浸濕水的棉布在銘牌上來回

擦15次，約每秒鐘一次，之后再用一塊浸濕聚脂族己烷溶液的棉花擦15s，溶液內(nèi)含芳香體積分數(shù)最

大為0.1％，貝殼松脂丁醇值為29，初沸點約65℃，干點約為69℃，密度為0.68g/cm3)。也可以使

用最低為85％正己烷的試劑級己烷。試驗后，銘牌上標志應是牢固清晰可見的，不應發(fā)生銘牌卷曲或

脫落。由于型式試驗的內(nèi)容和方法包含了例行試驗、驗收試驗的全部內(nèi)容，本試驗條件和試驗程序只以

型式試驗為例。

7.2.2材料、結(jié)構(gòu)和最小截面試驗

測量導體的最小截面，按照本文件7.2.6做拉伸強度試驗，按照本文件7.2.7做最大電阻率試驗。

7.2.3覆層厚度試驗

導體覆層的試驗應符合GB/T33588.2－2020.2中5.2.2的要求。

7.2.4有覆層導體的彎曲和附著力試驗

4

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有覆層導體的彎曲和附著力試驗應符合GB/T33588－2020.2中5.2.3的要求。

7.2.5耐腐蝕試驗

導體耐腐蝕應符合GB/T33588.2－2020中5.2.4環(huán)境試驗的要求。見附錄C

7.2.6拉伸強度（Rm）試驗

抗拉強度試驗方法見ISO6892-1:2019金屬材料拉伸試驗-1部分：室溫下試驗方法。

7.2.7電阻率試驗

導體電阻率應符合GB/T33588.2－2020中5.2.5的要求，試驗結(jié)果應滿足表1要求。見附錄D

7.2.8彎頭半徑測試

半球狀接閃端頭彎曲半徑應使用影像測量儀進行測量。

7.2.9雷電耐受能力試驗

對接閃桿進行的雷電耐受性測試，使用波形為GB/T33588.2中規(guī)定的10/350μs波形，對每一個

樣品施加三次沖擊電流，測試電流峰值應≥100kA，單位能量應滿足2500kJ/Ω（具有-10%～+45%的

相對誤差），施加沖擊電流的時間間隔應足以使樣品冷卻到接近環(huán)境溫度。本試驗應在7.3非常規(guī)接閃

桿的附加試驗前完成。

如果滿足以下條件，樣品可視為通過試驗：

a）如果樣品的連接件沒有損壞，或在無放大的正?；虺C正目視檢查下沒有裂紋；

b）盡可能靠近連接件，用至少10A的電源測量接觸電阻應小于或等于1mΩ，但對不銹鋼的情況

應小于或等于3mΩ；

c）樣品仍然保持完好。

7.2.10單位臨界擊穿電壓試驗

本實驗高壓端使用平板電極，或稱云極板，云極板與地極之間施加直流電壓U，產(chǎn)生平行電場。使

用一根與被測試品等高試驗標準接閃桿（SRAT），替換被測試品后保持同一位置同一高度h，布置圖見

圖1。高度H<2h，D≥H。

高壓發(fā)生器采用1.2/50μs標準雷電沖擊電壓波形，應符合GB/T16927.1－2011中7.2.1規(guī)定的雷電沖

擊電壓波形的要求。試驗使用負極性電壓模擬上行先導。云極板與地電極板間產(chǎn)生大于20kV/m或制造商

聲稱的均勻電場。

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單位為毫米（mm）

云極板到地極的距離(H)被測試品高度(h)云極板直徑或邊長(D)

<2h≥1000≥H

標引序號說明：

1---高壓端平板電極（云極板）；

2---被測試品或試驗標準接閃桿（SRAT）；

3---平板地電極；

圖1臨界擊穿電壓與截波時間差試驗的布置

在雷云板上施加的雷電沖擊電壓應使云極板與接閃桿產(chǎn)生擊穿放電。

按2%的步長遞減試驗電壓，直至接閃桿不接閃。

按1%的步長遞增試驗電壓，使接閃桿50%概率接閃，此時的試驗電壓為接閃桿臨界擊穿電壓。

把臨界擊穿電壓增加2%作為試驗電壓，對接閃桿進行100次沖擊放電試驗。普通避雷針接閃次數(shù)應

大于96%，否則，增加試驗次數(shù)。

按上述步驟對被測接閃桿進行100次沖擊放電試驗。

記錄每一次的接閃電壓和截斷時間，計算出平均接閃電壓值，利用平均接閃電壓值除以針尖到云極

板距離計算出單位臨界接閃電壓。

7.3非常規(guī)接閃桿的附加試驗

7.3.1截波時間差試驗

本實驗高壓端使用平板電極，或稱云極板，云極板與地極之間施加直流電壓U，產(chǎn)生平行電場。使

用一根與被測試品等高試驗標準接閃桿（SRAT），替換被測試品后保持同一位置同一高度h，布置圖見

圖1。高度H<2h，D≥H。

高壓發(fā)生器采用250/2500μs標準操作沖擊電壓波形，應符合GB/T16297.1-2011中8.2.1對標準操作

沖擊的波形要求。試驗使用負極性電壓模擬上行先導。云極板與地電極板間產(chǎn)生大于20kV/m或制造商聲

稱的均勻電場。

試驗按以下要求進行：

調(diào)節(jié)發(fā)生器輸出電壓，使云極板足夠擊穿試品間的氣隙。

按6.2.10找到臨界擊穿電壓值，使用此值進行以下試驗，并計算附錄E.2中的校正系數(shù)。

對試驗標準接閃桿（SRAT）進行多于100次放電，記錄每次放電波形的截斷時間。

對等高試品針進行多于100次放電，記錄每次放電波形的截斷時間。

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概率統(tǒng)計中的有效試驗樣本數(shù)量應大于等于100次。

實驗前與實驗后應記錄室溫、氣壓和濕度值。

合格判別標準：

對實驗數(shù)據(jù)樣本使用穩(wěn)健法統(tǒng)計篩選，對篩選后數(shù)據(jù)計算SRAT與試品100次試驗中截斷時間的平均

值。

根據(jù)附錄E，利用校正系數(shù)對截斷時間進行換算。

對于具有提前功能的接閃桿，截斷時間應小于SRAT的截斷時間。

對于具有延遲功能的接閃桿，截斷時間應大于SRAT的截斷時間。

截波時間差為被測試品接閃桿與試驗標準接閃桿（SRAT）截斷時間差的絕對值，用ΔT表示，計算

方法詳見附錄E。

7.3.2接閃概率試驗

本實驗高壓端使用平板電極，后稱云極板，云極板與地極之間施加直流電壓U，產(chǎn)生平行電場。使

用一根與被測試品等高試驗標準接閃桿（SRAT），與被測試品間隔距離d平列設(shè)置在云極板與地極之間，

布置圖參考圖2。高度H<2h，d≥h，云極板直徑0.75D≥d,D≥H。

高壓發(fā)生器采用1.2/50μs標準雷電沖擊電壓波形，應符合GB/T16927.1－2011中7.2.1規(guī)定的雷電沖

擊電壓波形的要求，云極板與地電極板間產(chǎn)生產(chǎn)大于20kV/m或制造商聲稱的均勻電場。

云極板直徑或邊長(D)SRAT與試品間距(d)云極板到地極的距離(H)被測試品高度(h)

≥H≥h<2h——

標引序號說明：

1---高壓端平板電極（云極板）；

2---試驗標準接閃桿（SRAT）；

3---平板地電極；

4---被測試品；

圖2接閃概率試驗的布置

試驗按以下要求進行：

調(diào)節(jié)發(fā)生器輸出電壓，使云極板足夠擊穿試品間的氣隙。

按6.2.10找到臨界擊穿電壓值，使用此值進行以下試驗。

實驗應進行大于100次放電，記錄試品和試驗標準接閃桿（SRAT）各自的接閃次數(shù)。

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概率統(tǒng)計中的有效實驗樣本數(shù)量應大于等于100次。

實驗前與實驗后應記錄室溫、氣壓和濕度值。

合格判別標準：

對于具有提前功能的接閃桿，接閃概率≥55%。

對于具有延遲功能的接閃桿，接閃概率≤45%。

7.3.3接閃角度試驗

本實驗只針對具有提前接閃功能的接閃桿。

高壓端使用先導棒垂直布設(shè)于云極板下，將一根可調(diào)節(jié)高度的試驗標準接閃桿（SRAT），與被測試

品間隔距離d（d<h）平列設(shè)置在先導棒與地極之間，先導棒垂直位于SRAT的正上方，先導棒下尖端與被

測試品上尖端保持在同一高度，保證距離d=R，先導棒的長度L應大于d。布置圖參考圖3。H≥2h。

高壓發(fā)生器采用1.2/50μs標準雷電沖擊電壓，如有需要，云極板與地電極板間施加直流電壓U，生產(chǎn)

大于20kV/m或制造商聲稱的均勻電場。

SRAT與試品間距（d）先導棒到地極的距離（H）被測試品高度（h）接閃角度（θ）

<h≥2h————

標引序號說明：

1——高壓端平板電極（云極板）。

2——高壓端先導棒(棒體直徑小于等于28mm±1mm，棒頭曲率半徑不小于1mm±0.05mm)。

3——模擬的半徑為R的滾球。

4——可調(diào)節(jié)高度的試驗標準接閃桿。

5——平板地電極。

6——被測試品。

圖3接閃角度試驗的布置

試驗按以下要求進行：

調(diào)節(jié)發(fā)生器輸出電壓，使高壓端先導棒足夠擊穿可調(diào)節(jié)高度的試驗標準接閃桿（SRAT）間的空氣。

降低SRAT的，使初期與試品等高的SRAT調(diào)節(jié)至電弧不再擊打。

以20mm為步長，升高SRAT的高度，找到再次接閃的高度。

在此高度進行大于100次試驗，記錄試品和SRAT各自的接閃次數(shù)。

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當完成100次試驗后，SRAT的接閃概率=50%時，按SRAT高度計算接閃角度；SRAT的接閃概率＞50%

時，按SRAT高度減去10mm計算接閃角度。

當完成100次試驗后，SRAT的接閃概率＜50%時，應再次升高SRAT高度20mm，進行15次試驗，在此

15次試驗中，接閃概率=100%時，按此SRAT高度減去10mm計算接閃角度。

實驗前與實驗后應記錄室溫、氣壓和濕度值。

合格判別標準：

使用SRAT的高度，間距d和試品針的高度h，按三角函數(shù)計算試品的接閃角度θ。

對于提前功能的接閃桿的接閃角度應大于SRAT的接閃角度，SRAT的接閃角度取45°。

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附錄A

（規(guī)范性）

試驗標準接閃桿（SRAT）的要求

SRAT應采用不銹鋼標號為314以上單根圓鋼制作，表面粗糙度Ra≤3.2μm，尺寸應符合圖A.1～圖A.3

所示：

單位為毫米(mm)

標引序號說明：

1——SRAT頂端椎體部分，錐面長不小于130mm；

2——SRAT桿部，其直徑為28mm±1mm；

3——金屬底座，底座厚度不小于5mm；

h’——SRAT,全長不小于1000mm；

L——SRAT主體部分，不小于900mm；

圖A.1SRAT的尺寸

單位為毫米(mm)

標引序號說明：

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1---針頭頂端；

r---曲率半徑，為1mm±0.05mm；

圖A.2SRAT的針頭頂端尺寸

單位為毫米(mm)

L’=200mm

Φ=28mm

標引序號說明：

1---底座L’=200mm±2mm.

2---桿直徑Φ=28mm±1mm.

圖A.3SRAT的金屬底座尺寸

11

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B

B

附錄B

（規(guī)范性）

接閃桿的材料、規(guī)格及使用條件

接閃桿的選用材料和使用條件的要求詳見表B.1，接閃桿的尺寸規(guī)格應滿足表B.2的要求。

表B.1接閃桿的材料及使用條件

耐腐蝕情況

使用于大使用于地使用于混與下列材料接觸形成直

材料在下列環(huán)境中能耐腐在下列環(huán)境中增

氣中中凝土中流電耦合可能受到嚴

蝕加腐蝕

重腐蝕

單根導體，單根導體，

單根導體，硫化物

銅有鍍層的有鍍層的在許多環(huán)境中良好—

絞線有機材料

絞線，銅管絞線

敷設(shè)于大氣、混凝土

熱鍍單根導體，單根導體，單根導體，和無腐蝕性的一般土高氯化物

銅

鋅鋼絞線鋼管絞線壤中受到的腐蝕是可含量

接受的

電鍍

單根導體單根導體單根導體在許多環(huán)境中良好硫化物—

銅鋼

不銹單根導體，單根導體，單根導體，高氯化物

在許多環(huán)境中良好—

鋼絞線絞線絞線含量

單根導體，在含有低濃度硫和氯

鋁不適合不適合堿性溶液銅

絞線化物的大氣中良好

有鍍鉛層

在含有高濃度硫酸化

鉛的單根導禁止不適合—銅不銹鋼

合物的大氣中良好

體

敷設(shè)于粘土或潮濕土壤中的鍍鋅鋼可能受到腐蝕；在沿海地區(qū)，敷設(shè)于混凝土中的鍍鋅鋼不宜延伸進入土壤中；不

應在地中采用鉛。

表B.2接閃桿的材料、結(jié)構(gòu)與最小截面

2

材料結(jié)構(gòu)最小截面（mm）備注7

單根圓銅550直徑8mm

銅，鍍錫銅1

單根圓銅3176直徑15mm

鋁單根圓鋁50直徑8mm

單根圓形導體350直徑8mm

鋁合金單根圓形導體176直徑15mm

外表面鍍銅的50直徑8mm，徑向鍍銅厚度至少

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T/CMSA0044—2023

2

材料結(jié)構(gòu)最小截面（mm）備注7

單根圓形導體70μm，銅純度99.9%

單根圓鋼650直徑8mm

熱浸鍍鋅鋼2

單根圓鋼3176直徑15mm

不銹鋼4單根圓鋼3176直徑15mm

外表面鍍銅厚度至少70μm，銅純度

單根圓鋼（直徑8mm）50

鍍銅的鋼99.9%

注1：熱浸或電鍍錫的錫層最小厚度為1μm;

注2：鍍鋅層宜光滑連貫、無焊劑斑點，鍍鋅層圓鋼至少22.7g/m2、扁鋼至少32.4g/m2；

注3：當應用于機械應力沒達到臨界值之處，可采用直徑10mm、最長1m的接閃桿，并增加固定；

注4：不銹鋼中，鉻的含量等于或大于16%，鎳的含量等于或大于8%，碳的含量等于或小于0.08%；

注5：在機械強度沒有重要要求之處，50mm2（直徑8mm）可減為28mm2（直徑6mm）。并應減小固定支架間的間距；

注6：避免在單位能量10MJ/Ω下熔化的最小截面是銅為16mm2、鋁為25mm2、

鋼為50mm2、不銹鋼為50mm2。

注7：截面積允許誤差為-3%。

13

附錄C

（規(guī)范性）

耐腐蝕試驗要求

C.1鹽霧試驗

經(jīng)過雷電防護實驗的樣品方可進行環(huán)境試驗。

通常試驗樣品為實際工況中的整機，試驗樣品不包裝，不通電。試驗方法按照GB/T2423.18－2012

嚴酷等級（1）進行，四個噴霧周期，每個2h，每個噴霧周期之后緊接著一個為期7d的濕熱貯存周期。

當試驗條件無法滿足整機試驗時，可用零部件或所安裝的典型元器件(包括外裝部件〕進行，

沿海（海上）實驗方式按照實際需要另定試驗方法。

C.2二氧化硫腐蝕試驗

二氧化硫腐蝕試驗應按GB/T9798－2008進行，在二氧化硫濃度為667×10－6±25×10-6單位體積的

條件下進行7次循環(huán)，其中條款9和10除外。

每次循環(huán)持續(xù)24h，包括在溫度40℃±3℃、相對濕度100%的試驗箱內(nèi)暴露8h，再在室內(nèi)環(huán)境大氣中

儲存16h。試驗后，更換潮濕二氧化硫氣體進行下一循環(huán)試驗。如果試驗箱保持GB/T9798－20086.5.2

中規(guī)定的溫度條件，樣品也可以在儲存期間放置其中。

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D

附錄D

（規(guī)范性）