金属和合金的腐蚀 土壤加速试验 征求意见稿

4GB金属和合金的腐蚀土壤加速试验方法本文件规定了金属和合金土壤加速腐蚀试验方法，包括试验装置、土壤的制备、试样、试验过程、试验结果评定、试验报告等内容。本文件适用于金属及其合金、金属覆盖层在土壤环境中的腐蚀，不适用于土壤中杂散电流腐蚀或微生物腐蚀试验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T10123金属和合金的腐蚀基本术语和定义GB/T16545金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除GB/T18590金属和合金的腐蚀点蚀评定方法3术语和定义GB/T10123界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1土壤质地soiltexture也称为土壤机械组成，土壤中各粒级占土壤质量的百分比组合。3.2土壤含水率soilwatercontent土壤中所含水分的数量，一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有水分质量。3.3实际土壤fieldsoil实际环境采集的土壤3.4模拟土壤laboratorysoil实验室配制的模拟实际土壤的固体和液体的混合物，主要由非金属矿物质土或砂、酸性或碱性盐溶液组成。4总则4.1试验提供了一种可控的土壤腐蚀环境，通过将金属材料埋入土壤，在设定的试验时间内，评估金属材料在土壤中的腐蚀性能。5GB4.2试验土壤分为实际土壤和模拟土壤。考察金属材料在某一具体特定土壤环境中的耐蚀性能时，应采集该地点的实际土壤进行试验。进行一般性材料耐蚀性检测或对比时，应使用模拟土壤进行试验。5试剂5.1氯化钠（NaCl）、硫酸钠（Na2SO4）、碳酸氢钠（NaHCO3）应使用分析纯或以上等级。5.2试验用高岭土中SiO2含量应在45%~55%，水分小于等于2.0%，Fe2O3应小于等于1.5%，pH在7.5~8.0。5.3蒸馏水或去离子水在25℃±2℃下的电导率应不高于2mS/m(等于20μS/cm)。6试验装置6.1放置土壤的容器6.1.1放置土壤的容器应由不受土壤环境影响且不影响土壤理化性质的材料制成，可使用玻璃、塑料或耐腐蚀金属或合金等容器材料。耐腐蚀金属或合金容器应与试样进行绝缘隔离。6.1.2容器尺寸由试验所需的土壤量决定，每1cm2暴露的试样表面对应的放置土壤的容器体积应大于等于40cm3。6.2恒温恒湿箱恒温恒湿箱在整个试验期间应具备可连续操作的能力，温度偏差应控制在±2℃,湿度偏差应控制在±5%。6.3烘箱烘箱温度精度为±2℃,烘箱内不同位置的温度差异不应超过±2℃。7土壤的制备7.1实际土壤7.1.1实际土壤样品应从应用地点相同深度采集。7.1.2采集的土壤应测试土壤质地，测试方法参见附录A。7.1.3实际土壤经自然风干，研磨后通过20目筛（0.85mm将过筛后的土样装入洁净的器皿(如铝盒、搪瓷托盘等)中，不可覆盖遮盖物，之后放置于烘箱。7.1.4将装实际土壤样品的器皿置于烘箱中，在105℃±5℃温度下烘6h至恒重。7.1.5将烘干的实际土壤转移到容器(如烧杯、塑料桶)中。在室温（23℃±2℃)下，用蒸馏水或去离子水与烘干后的土壤混合均匀，配制成含水率符合表1要求的试验土壤。7.1.6若实际土壤含水率未达到试验条件下限已处于饱和状态，则应以土壤饱和状态下的含水率为试验条件。7.1.7配制完成后，容器口用保鲜膜或盖子密封备用。表1不同土壤质地的含水率6GB7.2模拟土壤7.2.1盐溶液的配制根据需要测试土壤的酸碱环境，按要求配制相应的酸性或碱性溶液：a)在室温（23℃±2℃)下，使用蒸馏水或去离子水按照表2的含量要求配制酸性或碱性盐溶液。b)配制好溶液后，使用0.5%～2.0%的稀硫酸溶液、氢氧化钠溶液调节盐溶液的pH，酸性盐溶液pH宜为1.5~2.0，碱性盐溶液pH宜为11.5~12.0。表2盐溶液的成分及含量NaClNa2SO4NaHCO37.2.2模拟土壤的配制7.2.2.1在室温（23℃±2℃)下取200目高岭土（0.075mm），与盐溶液混合均匀配制成含水率为25%的模拟土壤。7.2.2.2酸性土壤pH应在4.3~4.7，碱性土壤pH应在9.0~9.5，pH测试方法见附录B。8试样8.1试样的种类、数量、形状和尺寸可依据被试验材料或产品有关规定选择，宜在容器尺寸允许的范围内尽量使用更大的试样。若无规定，试样推荐尺寸为100mm×30mm×（3~5）mm或Φ14mm×50mm。8.2平行试样应不少于3个，并保留空白试样。8.3金属覆盖层样品的切割面应进行保护。8.4在制备过程中，试样应避免造成机械应力及表面损伤。当研究缺陷处腐蚀时，可人为引入划口。8.5试样应除去边缘及表面的锈层和氧化皮，用乙醇、水清洗后，吹风机吹干之后将试样置于干燥皿中备用。8.6试验前应对每个试样进行称重，测量试样的尺寸，计算试样试验面的总面积。8.7应标识所有试样，标识应简单易识别，且不影响试验结果。8.8当试验过程中需要取样时，不同周期的试样宜放置在不同容器中。9试验过程9.1试样的放置9.1.1配制的土壤均匀装入土壤容器。9.1.2将试样埋入试验土壤中。试样应被试验土壤完全覆盖，试样与放置试验土壤容器内壁及土壤上表面距离应不小于50mm。9.1.3试样应按试验的要求放置。没有具体要求时，试样宜垂直放置（见图1）。试样之间不能相互接触，试样间距应大于25mm。9.1.4同一土壤容器内宜放置同一种试样，若放置不同种类试样，不同种类试样间应进行绝缘隔离。9.1.5试样放置好后，应适当压实试验土壤，确保试样的所有表面与土壤完全接触。7GB图1试样垂直放置示意图9.2试验条件9.2.1实际土壤实际土壤试验条件应按表3的要求执行，试验过程中应保持恒温恒湿箱的温度恒定。试验过程中，含水率降到初始值的95%时应及时进行补水，补水应在土壤表面呈均匀分布进行。表3实际土壤试验条件附录C描述了一个实际土壤加速试验。9.2.2模拟土壤模拟土壤加速试验的试验条件按表4的要求执行。试验过程中应保持温度恒定。试验过程中每24h应补水一次，补水应在土壤表面呈均匀分布进行。表4模拟土壤试验条件附录D描述了一个模拟土壤加速试验。9.3试验时间9.3.1试验时间由供需双方协商确定，推荐的试验周期为24h、48h、72h、96h、144h、168h、240h、360h、720h，试验时间不宜过长。9.3.2试验期间，应避免长时间或频繁中断试验。只有需要取出或检查试样时，可中断试验进程。9.4试验完成后试样的处理试验结束后，将试样从土壤箱中取出，试样表面的残留土壤应用软毛刷或用蒸馏水清洗后，立即吹干。腐蚀产物的清除方法按照GB/T16545标准规定进行。10试验结果评定8GB试验结果的评价项目取决于被测材料或产品的不同评价标准，例如：a)试验后的外观；b)去除表面腐蚀产物后的外观；c)点蚀（按照GB/T18590评定）、腐蚀的平均深度和最大深度；d)试样质量变化；e)机械性能或电学性能变化。11试验报告试验报告应提供试验过程的相关数据。一般包括以下内容：a)试样名称；b)试样化学成分或金属覆盖层信息；c)试样加工条件；d)试样的尺寸、形状、表面状态及试验面积；e)土壤的类型；f)配制的试验盐溶液组成及pH；g)土壤pH；h)土壤含水率；i)试验温度；j)试验时间；k)腐蚀速率；l)测试后腐蚀形貌。9GB土壤质地测试方法A.1土壤质地测试方法取土壤5g～10g，加适量水搓揉来破环原结构，按以下方法来判别土壤质地：a）砂土：无论加多少水和施加多大压力，都不能将其搓成土球，土壤呈分散状态。b）轻壤土：可团成表面不平的小土球，搓成条状时易碎成块。c）中壤土：可搓成条，弯曲时有裂纹折断。d）重壤土：可搓成1.5mm~2mm的细土条，在弯曲成环时，弯曲处发生裂纹。e）轻粘土：容易揉成细条，弯曲时没有裂纹，压扁时边缘没有裂纹。f）粘土：可揉搓成任何形状，弯曲处均无裂纹。GB土壤pH测试方法B.1仪器酸度计、pH玻璃电极-饱和甘汞电极或pH复合电极、搅拌器。B.2试剂pH标准缓冲溶液，pH值4.01、6.87、9.18。B.3仪器校准将仪器温度补偿器调节到试液、标准缓冲液同一温度值。将电极插入pH值4.01的标准缓冲溶液中，调节仪器，使标准溶液的pH与仪器示值一致。移出电极，用水冲洗，以滤纸吸干，插入pH6.87标准缓冲溶液中，检查仪器读数，两标准溶液之间允许绝对差值0.1pH单位。反复几次，直至仪器稳定。如超过规定允许差，则要检查仪器电极或标准液是否有问题。当仪器校准无误后，方可用于样品测定。B.4测试步骤B.4.1称取通过20目筛网(孔径1mm)的风干土壤10.0g，放在200ml高型烧杯中，加入10ml去CO2蒸馏水，在磁力搅拌器上搅动1min，或用人工断续搅拌20min~30min,使土壤充分散开，放置30min使其平衡，此时避免空气中有氨或挥发性酸。B.4.2将pH复合电极插入上部清液中进行pH测定(如采用玻璃电极及饱和甘汞电极,则需将玻璃pH电极插到下部悬液中，并轻轻摇动,随后将甘汞电极插人上部清液中进行pH测定，数分钟内待读数稳定后即可记录结果。B.5精确度重复试验结果允许绝对误差：中性、酸性土壤小于或等于0.1pH单位，碱性土壤小于或等于0.2pH单位。B.6注意事项对于缓冲性弱的土壤，常需较长时间才能达到平衡。pH计在初次使用前，连续测定5~6个样品后或闲置1周以上时，用pH标准缓冲液校正1次，并测量探头在饱和氯化钾溶液中浸泡1h~2h再进行使用。每测1个样品，要用洗瓶将复合电极(或玻璃电极和甘汞电极)所粘的土粒洗去，并用滤纸轻轻将吸附的水吸干，再进行第二个样品的测定。GB实际土壤加速试验实例实际土壤中锌和镀锌两的耐蚀性试验。C.1土壤的制备取四川成都土壤（热镀锌年平均腐蚀速率为28.65μm/a取土壤5g～10g，加适量水搓揉来破环原结构，可搓成条，弯曲时有裂纹折断，判断其土质为为（中）壤土。土壤经自然风干，研磨后通过20目筛（0.85mm），将过筛后的土样装入洁净托盘等中，放置于烘箱干燥至恒重。将烘干的土壤1500.0g转移到塑料桶中。在室温（23℃±2℃)下，使用电导率不高于20μS/cm的去离子水300.0g与处理后的土壤均匀混合，配成含水率为20%的试验土壤。C.2试验配制的土壤均匀装入尺寸为230cm×180cm×150cm的有机玻璃容器。将已处理好并称重的锌、热镀锌试样各3片埋入试验土壤中，试样垂直放置。试验土壤完全覆盖试样。将试验容器放置于已稳定的恒温恒湿试验箱中，试验温度60℃,含水率降到初始值的95%时及时采用喷雾方式进行均匀补水，试验时间15天。试验结束后，锌、热镀锌试样用250g/L乙酸铵（NH3CH2COOH）溶液清除腐蚀产物，并称重。C.3试验结果经失重计算，镀锌试样和锌试样腐蚀速率见表C.1。表C.1镀锌试样和锌试样腐蚀速率GB模拟土壤加速试验实例模拟土壤中碳钢和镀锌钢的耐蚀性试验。D.1土壤的制备使用蒸馏水、NaCl、Na2SO4和NaHCO3配制混合盐溶液。配制好后，使用0.5%～2.0%的氢氧化钠调节混合溶液的pH至11.9。在室温（23℃±2℃)下取200目高岭土（0.075mm），与混合盐溶液混合均匀配制成含水率为25%的模拟土壤，土壤pH为9.12。D.2试验配制的土壤均匀装入尺寸为230cm×180cm×150cm的有机玻璃容器。将已处理好并称重的碳钢、镀锌钢试样各3片埋入试验土壤中，试样垂直放置。试验土壤完全覆盖试样。将试验容器放置于已稳定的恒温恒湿试验箱中，试验温度40℃,湿度80%，24小时均匀补水一次，试验时间15天。试验结束后，使用配制的溶液（500ml盐酸＋3.5g六次甲基