(高清版)GB∕T 38213-2019 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀引起的材料中金属流失速率的测定和评估程序

ICS77.060GB/T38213—2019/ISO17752:2012金属和合金的腐蚀大气腐蚀引起的材料中金属流失速率的测定和评估程序(ISO17752:2012,IDT)国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会IGB/T38213—2019/ISO17752:2012本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准使用翻译法等同采用ISO17752:2012《金属和合金的腐蚀大气腐蚀引起的材料中金属流与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件参见附录NA。——增加了资料性附录NA。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。ⅡGB/T38213—2019/ISO17752:2012开展流失测试的目的是为了获得不同材料在大气暴露下金属流失速率的数据。流失测试包括在试此不能用标准化腐蚀试验获得流失速率数据。与标准化试验相比，流失测试可以在实际产品的表面或任何经表面处理的材料上进行，例如纯金属、合金或不同的覆盖层(如金属覆盖层、含金属的有机覆盖本现场试验的结果是通过收集冲刷材料表面雨水而得到的金属流失速率。金属进一步可能发生的化学形式转化及与环境发生的相互作用是超出本标准范围的。附录A给出了大气腐蚀特殊应用中影响裸基材料金属流失速率评价的条件。1GB/T38213—2019/ISO17752:2012金属和合金的腐蚀大气腐蚀引起的材料中金属流失速率的测定和评估程序ISO4221空气质量环境空气中二氧化硫质量浓度的测定钍试剂分光光度法(Airquality—Determinationofmassconcentrationofsulphurdioxideinambientair—Thorinspectrophotometricmethod)ISO4226空气质量通用特性计量单位(Airquality—Generalaspects—Unitsofmeasure-ment)ISO4543金属和其他无机覆盖层储存条件下腐蚀试验的一般规则(Metallicandothernon-or-ganiccoatings—Generalrulesforcorrosiontestsapplicableforstorageconditions)ISO8565金属和合金大气腐蚀试验现场试验的一般要求(Metalandalloys—Atmosphericcorrosiontesting—Generalrequirements)ISO9169空气质量自动测量系统性能特性的确定(Airquality—Definitionanddeterminationofperformancecharacteristicsofanautomaticmeasuringsystem)ISO9225金属和合金的腐蚀大气腐蚀性影响大气腐蚀性的环境参数的测量(Corrosionofmetalsandalloys—Corrosivityofatmospheres—Measurementofenvironmentalparametersaffectingcorrosivityofatmospheres)ISO9226金属和合金的腐蚀大气腐蚀性用于评估腐蚀性的标准试样的腐蚀速率的测定(Corrosionofmetalsandalloys—Corrosivityofatmospheres—Determinationofcorrosionrateofstandardspecimensfortheevaluationofcorrosivity)2GB/T38213—2019/ISO17752:2012匀性，非覆盖层样品应尽可能根据材料进行暴晒前清洗。一种实用的方法是在丙酮和异丙醇中除油。品处理过程中产生的指纹会影响结果，应使用棉手套和触摸样品边缘来避免产生指纹。在放置样品的同一地点，应平行暴晒一个惰性材质的空品架的雨水并测定沉积率作为试验样品的基准沉积率。3.3样品标记尽可能以一种在暴晒过程中不易被混淆的方式标记试验样品。建议同时标记样品架和样品。可通过刻痕(应在样品背面)来标记样品。如满足易读性和耐久性的要求，也可使用其他标记方法。受标记影响的区域应最小化。当用刻痕来识别覆盖层样品时，识别方法应不影响或干扰试验结果。应在涂装前对所有覆盖层样品进行刻痕。3.4样品数量对于表面积不小于300cm²(见3.1)的材料，一个样品就足够了。3.5储存从样品制备到开始暴晒的时间间隔应尽可能短，以减小样品储存过程中引起的腐蚀效应。腐蚀效应会影响流失结果，特别是对于金属释放浓度非常低的样品。建议从样品制备到开始暴晒的时间间隔由于流失测试可以在任何表面上进行，因此试验前有必要记录储存时间和储存条件。如果暴晒结样品储存期间，应避免机械损伤以及与其他样品接触。应选择温度可调节且相对湿度不大于50%的房间储存样品。特别敏感的样品应储存于干燥器中或密封于含有干燥剂的塑料袋中(见ISO4543)。3.6样品数据记录对于每一系列的试验样品，需记录流失效应评估所需的数据(见第8章)。应包含以下内容：a)裸金属和合金：2)暴晒外观和表面积；b)覆盖层和其他表面：2)涂装方法说明；4)覆盖层厚度。注1:样品每一处的化学成分都有所不同，正如暴晒试注2:可对试验前和试验期间的样品条件进行摄影记录。3GB/T38213—2019/ISO17752:20124大气腐蚀试验场地大气腐蚀试验场地应提供用于户外暴晒的装置，即直接暴露于所有的大气状况和大气污染物下(见4.2试验场地位置和安全等进行持续气象和环境监测的地点。应避免腐蚀性物质排放的近点源。理想情况下，试验场地应使用4.3暴晒架涂覆合适的覆盖层给金属暴晒架提供额外保护。暴晒架可配置有适当保护和维护的木材。材料的选择和支撑架的设计不应影响或干扰试验结果。设计的试验架应保证暴晒样品与水平呈45°。试验架的设计应使试验样品不受来自试验架或其他样品的流失水以及来自地面的飞溅水的影响。暴晒架的最低高度选择应防止雨水飞溅和积雪埋藏，且5试验场地特征应根据ISO9226直接测定标准样品的腐蚀速率，并结合现场测量的环境参数或从其他途径收集的环境数据来进行表征试验场地的大气条件。推荐的大气特征环境数据如下：——空气温度，单位为摄氏度(℃);——相对湿度，%;——降水量，单位为毫米每年(mm/a);——基于年降水量中H+浓度加权平均值得到的降水pH值；——二氧化硫(SO₂)浓度，单位为微克每立方米(pg/m³);或二氧化硫(SO₂)沉积率，单位为毫克每平方米天[mg/(m²·d)]; 氯离子(Cl-)沉积率，单位为毫克每平方米天[mg/(m²·d)],通常只用于海洋试验场地其他因素的收集或测定取决于试验的具体要求。根据ISO4226和ISO9169表征试验场地大气。宜根据ISO4221测定浓度，根据ISO9225测定4GB/T38213—2019/ISO17752:2012沉积率。根据ISO9226中描述的方法，结合环境数据确定或评估大气腐蚀性等级。6操作条件每个样品应单面安装在配有倾斜沟槽的固定装置上，倾斜沟槽可收集冲刷试样的流失水。流失溶液经过沟槽被输送到容器内(见图1)。固定装置、沟槽及容器应由惰性材料制成，如聚甲基丙烯酸甲酯2——惰性材质固定装置；3——惰性材料边缘；4——挡边；5——硅管；6——用于收集流失水的聚乙烯容器。——试验样品与任何可能影响其腐蚀或影响流失测试条件的材料之间不发生接触；——腐蚀产物及来自表面的含释放金属的流失水不应从一个试验样品滴到另一个样品；——收集冲刷样品表面的全部流失水；——流失水的收集容器方便定期更换；——易于接近试验样品表面；5GB/T38213—2019/ISO17752:2012——试验样品倾斜度宜与水平呈45°。7.1试验时间暴晒总周期和季节取决于试验样品的类型和试验目的。建议流失速率测定的总暴晒周期最少1年，最好5年。覆盖层样品的暴晒周期应不少于5年。7.2流失样品定期收集应连续收集容器内的流失水。应在容器被完全填满前对其进行更换，以确保释放金属不受损失并能够测定冲刷样品的实际雨水量及受当时的暴晒条件和风向影响的雨水量。如果收集容器过满，应根据特定采样周期降雨量的气象测量或根据之前相似的采样周期估计冲刷雨水量。更换收集容器的时间间隔取决于降水量、当时的降水条件以及使用容器的体积。根据雨水特点，建议收集容器体积为2L~5L。如果收集到的流失水发生蒸发，应更频繁地收集流失水，以减少流失水蒸发带来的影响(例如用铝箔覆盖收集容器)。对于释放低浓度金属的样品，主要是覆盖层样品，为避免发生金属污染应使用酸洗过的收集容器进行流失水测量，使用前容器应在纯10%硝酸(HNO₃)溶液中浸泡至少24h,接着用超纯水清洗至少4遍，然后在实验室环境空气中干燥。为确定基准金属浓度，应同时收集来自同一暴露条件及周期的相同惰性样品架的流失水。应从样品流失数据中减去测量得到的基准金属浓度。收集完毕后，应将收集到的流失溶液运送到实验室，确定流失水的体积和pH值(实验室环境温度下)并分析总的金属含量。分析前，应使用硝酸(HNO₃)或盐酸(HCl)将流失溶液酸化至pH小于3。酸化可以溶解容器壁上可能形成的金属络合物，从而保护流失水。酸化后，流失溶液可在分析前保存一个月(或更长)(最好在黑暗条件下)。7.3结果评价根据所要分析的金属，金属浓度超过1mg/L通常采用火焰原子吸收光谱法进行测定。金属浓度在微克每升(μg/L)级别的范围内，可采用石墨炉原子吸收光谱法或电感耦合等离子体/原子发射光谱法进行分析。减去每个采样周期测得的基准浓度后，将各采样周期释放的金属含量相加(金属浓度乘以收集得到的流失水体积),可计算得到释放的金属总量，单位为克每平方米年[g/(m²·a)]。流失速率的另一种表达方式是微米每年(pm/a)。前者更适合表征实际金属流失速率，后者则更适合比较腐蚀速率。流失速率是基于冲刷表面的雨水总体积，表示为L/m²(基于与水平面呈45°角样品的暴晒面积，很大程度上受当时风向影响)或表示为总的暴晒周期内冲刷表面的毫米降水量(每平方米水平面积雨水深度)。气象单位“毫米降水量”主要用于预测和比较来自不同场地和表面倾斜方向的金属流失速率。流失速率可按式(1)进行计算：式中：MR——金属流失速率，单位为克每平方米年[g/(m²·a)];m——收集的流失水中金属的总质量，单位为克(g);A——金属表面积，单位为平方米(m²);t——暴晒时间，单位为年(a)。6GB/T38213—2019/ISO17752:2012其中，总质量是从不同采样结果中减去基准沉积质量后得到的每个单独质量的总和。建议流失速率测量的总暴晒时间为至少1年，最好5年。即便应在流失水填满收集容器前对其进行定期更换，受季节影响的意外降水还是可能导致容器中样周期的雨水总量应基于附近气象站对特定采样周期内降雨量的气象测量，或基于以往类似的采样周期进行估计。8试验报告试验报告应至少包含以下信息：a)暴晒前样品储存条件的数据；c)试验场地的表征(见第5章);d)样品的暴露日期和采集时间间隔的数据；f)每个采样周期收集流失水的总金属浓度、pH值和体积的信息，以及为测量基准沉积率进行平行暴晒的惰性样品架信息；i)基于空白样品架的流失水测量而得到的试验样品的基准沉积率，单位为克每平方米年7GB/T38213—2019/ISO17752:2012(资料性附录)A.1通则数据只代表正常的暴晒情况，并不能直接适用于特殊应用或特殊暴晒情况下的流失速率评估。此对于这种转换或评估的一些相关信息或经验简要列在下面。从长期看，流失速率总是小于或等于腐蚀速率，且往往明显小于裸金属表面的腐蚀速率。即便如的区域是十分有效的(见A.9)。根据常规方法所得腐蚀数据计算流失速率的保守预估上限时，必须考虑样品反面和正面的腐蚀差A.2暴晒时间的影响从长期看(1年以上),户外建筑材料由于形成腐蚀产物而产生的金属流失速率呈现出相对恒定或略有下降的趋势。在给定降雨特征的特定雨季，流失速率在第一个阶段会非常高，是所谓的第一次冲多次降雨事件时，在给定试验场地中含腐蚀产物的裸露表面流失金属的累积量与时间近似呈线性增加A.3腐蚀产物演化的影响裸露的建筑材料通常会形成相对多孔的腐蚀产物，这个过程取决于当时的环境条件和暴晒时间。A.4降雨量的影响从表面溶解的金属。对于某些裸金属来说，流失总量与总降雨量呈线性关系是一种简单保守的粗略估8GB/T38213—2019/ISO17752:2012pH)密切相关。A.5表面方向的影响倾斜45°,另一个表面朝任一方向倾斜45°,根据实际收集的冲刷雨水量对各个表面的流失量进行归一A.6表面倾斜度和遮蔽程度的影响给定所有其他参数并假设当时风向影响很小，流失速率随水平方向倾斜度的增加而减小。这是由表面投影面积差异引起的，水平方向的表面收集的降水量最多，倾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总流失速率将会是每个单独表面流失速率相加的结果。基于一些文得的流失速率是一个上限。一个平常建筑物(包括外墙和屋檐)的加权