1 前言
普碳鋼產(chǎn)量大、使用面廣，但其在大氣環(huán)境中易被腐蝕。目前，可采用稀土合金化等方法來提高普碳鋼的耐蝕性，但鮮有研究系統(tǒng)評價稀土耐蝕普碳鋼的大氣腐蝕性能。本文將結(jié)合室外大氣暴露試驗和實驗室模擬加速腐蝕試驗，探討稀土普碳鋼在大氣環(huán)境中耐蝕性的評價方法。
2 大氣暴露試驗
大氣暴露試驗中，樣品直接暴露于具有代表性的大氣環(huán)境下，研究氣候和環(huán)境污染因素對材料腐蝕行為的影響。大氣暴露試驗是研究大氣腐蝕最常用的方法，能夠反映材料在自然環(huán)境中的實際腐蝕行為，所得數(shù)據(jù)直觀、可靠，可用于檢驗材料在大氣環(huán)境中的適用性、估算實際環(huán)境下材料的腐蝕方式及壽命，但存在試驗周期長、費用高的缺點。
我國已建成多個大氣環(huán)境試驗站，但經(jīng)濟發(fā)達且具有高濕度和酸雨型復(fù)合氣候的長三角地區(qū)尚未建立國家級大氣站。針對該情況，董瀚教授團隊開展了總面積逾7萬平方米的長三角大氣環(huán)境腐蝕試驗站（如圖1所示應(yīng)用實例）的建設(shè)工作。樣品暴露在長三角大氣腐蝕站的試驗結(jié)果表明，稀土合金化的普碳鋼耐蝕性可提升30%。
3 實驗室模擬加速腐蝕試驗
實驗室模擬加速腐蝕試驗可顯著縮短試驗時間，快速評價和預(yù)測稀土鋼的大氣腐蝕行為，并可控制地研究不同影響因素的作用，是深入研究材料大氣腐蝕的重要途徑。以下將介紹常用周期浸潤、鹽霧、全浸和電化學(xué)試驗方法的適用對象和特點。
干濕周浸循環(huán)試驗一般在周期浸潤箱中進行多次循環(huán)操作，每個循環(huán)主要包括浸潤和干燥兩個階段。周浸試驗腐蝕速率大、試驗周期短，可模擬干濕交替的腐蝕過程。表1為螺紋鋼周期浸潤試驗的相關(guān)國家標準。值得注意的是，在不同標準的試驗方法中，樣品浸潤的溶液種類、濃度、溫度、干燥時周浸箱的大氣濕度、每個循環(huán)中浸潤和干燥的時間、以及周浸試驗的延續(xù)時間均有所不同。
鹽霧試驗方法相關(guān)標準主要為連續(xù)噴霧《GB/T 10125-2021 人造氣氛試驗 鹽霧試驗》或間歇噴霧《GB/T 20854-2007 循環(huán)暴露在鹽霧、“干”和“濕”條件下的加速試驗》。連續(xù)噴霧中常使用中性鹽霧試驗評價材料的耐蝕性。
全浸試驗可評價金屬材料的均勻腐蝕性能，相對操作簡單。試驗中，樣品全部浸沒于溶液中一定時間后，通過比較樣品的腐蝕速率來評價材料的耐蝕性。全浸試驗標準包括《JB/T 7901-1999 均勻腐蝕全浸試驗方法》和《ASTM G31-72 Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals》等。以上標準中未對溶液和溫度等試驗條件作具體規(guī)定。
電化學(xué)試驗可表征陽極和陰極反應(yīng)的電化學(xué)動力學(xué)特征，試驗周期相對較短。電化學(xué)試驗方法包括電化學(xué)阻抗譜、動電位極化和恒電位極化（圖2）等，常用于比較材料的耐蝕性。
4 結(jié)論
稀土耐蝕普碳鋼大氣腐蝕性能的評價方法多樣，從大氣暴露試驗到實驗室模擬加速腐蝕試驗各有優(yōu)缺點，各方法應(yīng)互相補充。加速試驗顯著縮短了腐蝕周期且有利于研究單種或多種腐蝕因子的影響，但其結(jié)果應(yīng)以大氣暴露試驗為參照依據(jù)。評價稀土耐蝕普碳鋼的耐蝕性時，應(yīng)結(jié)合具體服役環(huán)境，并通過多種試驗方法進行綜合評價。
