在現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中，設(shè)備長期暴露于復(fù)雜混合氣體環(huán)境中（如含硫化氫、二氧化硫、氯氣、氮氧化物等的混合氣體），這些氣體對(duì)設(shè)備材料的腐蝕作用遠(yuǎn)超單一氣體環(huán)境。混合氣體腐蝕不僅導(dǎo)致設(shè)備性能下降、壽命縮短，還可能引發(fā)安全事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球因腐蝕導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)GDP的3-4%，而混合氣體環(huán)境下的腐蝕問題占比超過40%。因此，系統(tǒng)性地評(píng)估不同材質(zhì)在混合氣體環(huán)境下的腐蝕行為，對(duì)工業(yè)設(shè)備選材、防腐蝕設(shè)計(jì)和維護(hù)策略制定具有決定性意義。
測試標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)
不同材質(zhì)在混合氣體環(huán)境下的腐蝕測試主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：
ISO 9227《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》（適用于含水分的混合氣體環(huán)境）
GB/T 10125《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》（中國國家標(biāo)準(zhǔn)）
ASTM B117《標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)方法》
IEC 60068-2-52《環(huán)境試驗(yàn) 第2-52部分：試驗(yàn) 試驗(yàn)Kb：鹽霧，交變（氯化鈉溶液）》
測試條件要求：
混合氣體組成：可調(diào)范圍（如H?S 0.1-50 ppm，SO? 0.5-100 ppm，Cl? 0.1-20 ppm）
溫度：25±2℃（標(biāo)準(zhǔn)測試條件）
濕度：75±5% RH
暴露時(shí)間：168小時(shí)（7天）為基準(zhǔn)周期
測試方法與流程
1. 測試設(shè)備與系統(tǒng)
混合氣體發(fā)生系統(tǒng)：精確控制各氣體濃度的氣體混合器
腐蝕試驗(yàn)箱：耐腐蝕材質(zhì)（如PP、PVC）制成，帶氣體循環(huán)系統(tǒng)
氣體傳感器：實(shí)時(shí)監(jiān)測各氣體濃度
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：記錄溫度、濕度、腐蝕速率等參數(shù)
試樣架：可調(diào)節(jié)角度，模擬不同安裝姿態(tài)
2. 測試步驟
試樣準(zhǔn)備：
選取標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣（如50×50×2 mm）
表面清潔處理（超聲波清洗+丙酮脫脂）
初始質(zhì)量測量（精度±0.1 mg）
氣體混合與條件設(shè)定：
設(shè)定混合氣體組成（如H?S 5 ppm + SO? 20 ppm + Cl? 5 ppm）
設(shè)置溫度25℃，濕度75% RH
氣體流速：0.5 L/min
暴露測試：
試樣置于試驗(yàn)箱內(nèi)，暴露于混合氣體中
每24小時(shí)記錄一次試樣狀態(tài)
7天后停止測試
腐蝕評(píng)估：
質(zhì)量損失計(jì)算：Δm = m? - m?
腐蝕速率：v = Δm/(A×t)（單位：mg/cm2·d）
形貌觀察：SEM、EDS分析腐蝕產(chǎn)物
不同材質(zhì)的腐蝕行為分析
1. 金屬材料腐蝕特性
| 材質(zhì) | 腐蝕速率 (mg/cm2·d) | 主要腐蝕產(chǎn)物 | 腐蝕機(jī)理 | 耐腐蝕性等級(jí) |
|---|---|---|---|---|
| 碳鋼 | 12.5 | FeS, Fe?O? | 電化學(xué)腐蝕 | 低 |
| 304不銹鋼 | 1.8 | Cr?O?, Fe?O? | 電化學(xué)鈍化層破壞 | 中 |
| 316不銹鋼 | 0.4 | Cr?O?, MoO? | 鈍化層穩(wěn)定 | 高 |
| 鎳基合金 (Inconel 625) | 0.08 | NiO, Cr?O? | 鈍化層致密 | 優(yōu) |
2. 非金屬材料腐蝕特性
| 材質(zhì) | 腐蝕速率 (mg/cm2·d) | 主要失效模式 | 耐腐蝕性等級(jí) |
|---|---|---|---|
| 普通聚丙烯 (PP) | 0.05 | 表面氧化、脆化 | 中 |
| 聚四氟乙烯 (PTFE) | 0.003 | 無明顯變化 | 優(yōu) |
| 環(huán)氧樹脂涂層 | 0.15 | 涂層剝落、起泡 | 中 |
| 氟橡膠 (FKM) | 0.02 | 輕微膨脹 | 高 |
結(jié)論
不同材質(zhì)在混合氣體環(huán)境下的腐蝕測試是工業(yè)設(shè)備選材、防腐蝕設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測的科學(xué)依據(jù)。通過系統(tǒng)化測試，企業(yè)可以精準(zhǔn)選擇最經(jīng)濟(jì)、最有效的材料組合，避免"過度防護(hù)"或"防護(hù)不足"的問題。