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混合氣體流動腐蝕試驗檢測

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發(fā)布時間：2025-07-23 22:08:37 更新時間：2025-07-22 22:08:37

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

混合氣體流動腐蝕試驗是一種專門模擬工業(yè)環(huán)境或特定工況下材料與組件耐腐蝕性能的加速試驗方法。其核心在于模擬多種腐蝕性氣體（如SO?、NO?、H?S、Cl?、CO?等）在動態(tài)流動狀態(tài)下，在受控的溫度、濕度條件下，對金屬、涂層、電子元器件、連接器、密封材料等試樣的協(xié)同腐蝕作用。相較于靜態(tài)腐蝕試驗，流動的氣體環(huán)境能更真實地反映氣體沖刷、更新、濃度分布不均等實際工況特征，更能暴露材料在動態(tài)腐蝕環(huán)境中的薄弱環(huán)節(jié)，對于評估材料在化工、電力、交通、海洋、電子設(shè)備等領(lǐng)域的長期服役可靠性具有極其重要的意義。

檢測項目

混合氣體流動腐蝕試驗主要評估以下關(guān)鍵項目：

1. 外觀變化： 觀察試樣表面是否出現(xiàn)變色、失光、點蝕、均勻腐蝕、起泡、粉化、剝落、裂紋等缺陷。

2. 腐蝕速率測定： 通過精確測量試驗前后試樣的質(zhì)量損失，計算單位時間單位面積的質(zhì)量變化（如 mg/cm2/year），定量評估材料的腐蝕速度。

3. 腐蝕產(chǎn)物分析： 利用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡及能譜（SEM/EDS）等技術(shù)分析腐蝕產(chǎn)物的成分、形貌及分布，揭示腐蝕機理。

4. 電化學(xué)性能變化： 對于特定材料（如金屬），可測量其腐蝕電位、極化電阻、電化學(xué)阻抗譜（EIS）等參數(shù)的變化，評估腐蝕傾向和速率。

5. 力學(xué)性能退化： 測試腐蝕后試樣的拉伸強度、屈服強度、延伸率、硬度等力學(xué)性能的變化，評估腐蝕對材料承載能力的影響。

6. 功能性能評估： 針對電子元器件、連接器等，測試其接觸電阻、絕緣電阻、電氣連續(xù)性、密封性等關(guān)鍵功能參數(shù)是否因腐蝕而失效或退化。

檢測儀器

進行混合氣體流動腐蝕試驗的核心設(shè)備是專用的混合氣體流動腐蝕試驗箱，其主要組成部分包括：

1. 試驗箱體： 由耐腐蝕材料（如PP、PVC、不銹鋼內(nèi)襯特氟龍等）制成，具備良好的氣密性和溫度均勻性。

2. 精確溫濕度控制系統(tǒng)： 包括加熱器、制冷系統(tǒng)、加濕器、除濕器及高精度溫濕度傳感器，確保箱內(nèi)溫濕度（如40°C, 75%RH）穩(wěn)定可控。

3. 氣體發(fā)生與混合系統(tǒng)：

氣源： 高純度壓縮氣體鋼瓶（如SO?、H?S、NO?、Cl?、N?、空氣等）或氣體發(fā)生器。
流量控制系統(tǒng)： 高精度質(zhì)量流量控制器（MFC）或流量計，精確控制和調(diào)節(jié)每種氣體的流量。
氣體混合室： 確保多種氣體在進入試驗箱主體前充分均勻混合。

4. 氣體流動系統(tǒng)： 包括風(fēng)機、導(dǎo)流裝置等，使混合氣體在箱內(nèi)以設(shè)定的流速（如0.5-3 m/s）循環(huán)流動，流經(jīng)試樣表面，模擬實際氣流狀態(tài)。

5. 濃度監(jiān)測系統(tǒng)： 在線氣體濃度分析儀（如電化學(xué)傳感器、紅外傳感器）或定期采樣分析裝置，實時或周期性監(jiān)測箱內(nèi)關(guān)鍵腐蝕氣體的濃度，確保其在設(shè)定范圍內(nèi)（如SO?: 0.5-25 ppm, H?S: 0.1-10 ppm）。

6. 試樣架： 可固定試樣并確保其暴露在流動氣體中，材質(zhì)需耐腐蝕，且設(shè)計應(yīng)盡量減少對氣流的影響。

7. 安全防護系統(tǒng)： 氣體泄漏報警、自動排氣、急停裝置等，保障試驗安全。

8. 數(shù)據(jù)記錄與控制系統(tǒng)： 計算機控制系統(tǒng)，用于設(shè)定試驗參數(shù)（溫度、濕度、氣體流量、濃度、試驗時間）、記錄運行數(shù)據(jù)、報警及生成報告。

檢測方法

混合氣體流動腐蝕試驗的標準流程通常包括以下步驟：

1. 試樣制備： 按標準要求切割、清潔、干燥試樣，精確測量初始尺寸和重量，記錄表面狀態(tài)（拍照）。如有必要，需制備對比樣。

2. 試驗條件設(shè)定： 根據(jù)相關(guān)標準或客戶要求，精確設(shè)定試驗溫度、相對濕度、各腐蝕氣體種類及其目標濃度、氣體總流量或流速、試驗周期（如4, 7, 10, 21, 30天等）。

3. 試驗箱預(yù)處理： 在放入試樣前，先運行試驗箱，使其溫濕度及氣體濃度達到并穩(wěn)定在設(shè)定值。

4. 試樣放置： 將試樣按要求（如特定角度、間距）安裝在試樣架上，確保所有待測面充分暴露于流動的混合氣體中。

5. 試驗運行： 啟動試驗程序。持續(xù)監(jiān)控并記錄溫濕度、氣體濃度、流量等關(guān)鍵參數(shù)。定期（通常每天）檢查氣體濃度，必要時進行調(diào)整或補充。

6. 中間檢查（可選）： 對于長周期試驗，可在計劃的時間點取出部分試樣進行非破壞性檢查（如外觀拍照、功能測試），然后放回繼續(xù)試驗。

7. 試驗終止： 達到預(yù)定試驗時間后，關(guān)閉氣體供應(yīng)，停止溫濕度控制，安全排出箱內(nèi)氣體（通常通入惰性氣體如N?置換）。

8. 試樣后處理： 小心取出試樣。根據(jù)標準規(guī)定（如ISO 9227中規(guī)定的清洗方法），使用適當溶劑（如去離子水、乙醇、特定化學(xué)清洗液）去除試樣表面的疏松腐蝕產(chǎn)物，注意避免損傷基體。然后徹底清洗、干燥。

9. 檢測與評估： 對處理后的試樣進行：

外觀檢查（對比初始狀態(tài)照片）。
精確稱重，計算質(zhì)量損失和腐蝕速率。
微觀形貌觀察（顯微鏡、SEM）。
腐蝕產(chǎn)物成分分析（EDS, XRD）。
力學(xué)性能測試。
功能性能測試（如電氣性能）。

10. 結(jié)果分析與報告： 整理所有數(shù)據(jù)，對比相關(guān)標準或技術(shù)要求，評估材料的耐腐蝕等級或性能是否合格，出具包含詳細試驗條件、過程、結(jié)果和結(jié)論的檢測報告。

檢測標準

混合氣體流動腐蝕試驗遵循多種國際、國家及行業(yè)標準，確保試驗的一致性和可比性。主要標準包括：

1. 核心基礎(chǔ)標準：

ASTM G87: Standard Practice for Conducting Moist SO? Tests. (雖然標題是“Moist SO2”，但常作為混合氣體試驗的基礎(chǔ)，特別是涉及SO2流動)。
IEC 60068-2-60: Environmental testing - Part 2-60: Tests - Test Ke: Flowing mixed gas corrosion test. 這是專門針對混合氣體流動腐蝕試驗的權(quán)威國際標準，詳細規(guī)定了試驗條件（如氣體濃度、溫濕度組合）和程序，常用于電子電工產(chǎn)品。

2. 其他常用國際/國家標準：

ISO 21207: Corrosion tests in artificial atmospheres - Accelerated corrosion tests involving alternate exposure to corrosion-promoting gases, neutral salt-spray and drying. (包含氣體腐蝕階段，但不一定是持續(xù)流動)。
GB/T 2423.51-2020: 環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ke：流動混合氣體腐蝕試驗. (中國國家標準，等同采用IEC 60068-2-60)。
DIN 50018: Testing in a saturated atmosphere in the presence of sulfur dioxide. (德國標準，主要針對含SO?的冷凝水環(huán)境，Kesternich Test)。
JIS C 60068-2-60: 環(huán)境試験方法－電気?電子－第2-60部：試験方法試験Ke: 流動混合ガス腐食試験. (日本標準，等同IEC)。