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混合气体流动腐蚀试验检测

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发布时间：2025-07-23 22:08:37 更新时间：2025-07-22 22:08:37

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

混合气体流动腐蚀试验是一种专门模拟工业环境或特定工况下材料与组件耐腐蚀性能的加速试验方法。其核心在于模拟多种腐蚀性气体（如SO₂、NO₂、H₂S、Cl₂、CO₂等）在动态流动状态下，在受控的温度、湿度条件下，对金属、涂层、电子元器件、连接器、密封材料等试样的协同腐蚀作用。相较于静态腐蚀试验，流动的气体环境能更真实地反映气体冲刷、更新、浓度分布不均等实际工况特征，更能暴露材料在动态腐蚀环境中的薄弱环节，对于评估材料在化工、电力、交通、海洋、电子设备等领域的长期服役可靠性具有极其重要的意义。

检测项目

混合气体流动腐蚀试验主要评估以下关键项目：

1. 外观变化： 观察试样表面是否出现变色、失光、点蚀、均匀腐蚀、起泡、粉化、剥落、裂纹等缺陷。

2. 腐蚀速率测定： 通过精确测量试验前后试样的质量损失，计算单位时间单位面积的质量变化（如 mg/cm²/year），定量评估材料的腐蚀速度。

3. 腐蚀产物分析： 利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜及能谱（SEM/EDS）等技术分析腐蚀产物的成分、形貌及分布，揭示腐蚀机理。

4. 电化学性能变化： 对于特定材料（如金属），可测量其腐蚀电位、极化电阻、电化学阻抗谱（EIS）等参数的变化，评估腐蚀倾向和速率。

5. 力学性能退化： 测试腐蚀后试样的拉伸强度、屈服强度、延伸率、硬度等力学性能的变化，评估腐蚀对材料承载能力的影响。

6. 功能性能评估： 针对电子元器件、连接器等，测试其接触电阻、绝缘电阻、电气连续性、密封性等关键功能参数是否因腐蚀而失效或退化。

检测仪器

进行混合气体流动腐蚀试验的核心设备是专用的混合气体流动腐蚀试验箱，其主要组成部分包括：

1. 试验箱体： 由耐腐蚀材料（如PP、PVC、不锈钢内衬特氟龙等）制成，具备良好的气密性和温度均匀性。

2. 精确温湿度控制系统： 包括加热器、制冷系统、加湿器、除湿器及高精度温湿度传感器，确保箱内温湿度（如40°C, 75%RH）稳定可控。

3. 气体发生与混合系统：

气源： 高纯度压缩气体钢瓶（如SO₂、H₂S、NO₂、Cl₂、N₂、空气等）或气体发生器。
流量控制系统： 高精度质量流量控制器（MFC）或流量计，精确控制和调节每种气体的流量。
气体混合室： 确保多种气体在进入试验箱主体前充分均匀混合。

4. 气体流动系统： 包括风机、导流装置等，使混合气体在箱内以设定的流速（如0.5-3 m/s）循环流动，流经试样表面，模拟实际气流状态。

5. 浓度监测系统： 在线气体浓度分析仪（如电化学传感器、红外传感器）或定期采样分析装置，实时或周期性监测箱内关键腐蚀气体的浓度，确保其在设定范围内（如SO₂: 0.5-25 ppm, H₂S: 0.1-10 ppm）。

6. 试样架： 可固定试样并确保其暴露在流动气体中，材质需耐腐蚀，且设计应尽量减少对气流的影响。

7. 安全防护系统： 气体泄漏报警、自动排气、急停装置等，保障试验安全。

8. 数据记录与控制系统： 计算机控制系统，用于设定试验参数（温度、湿度、气体流量、浓度、试验时间）、记录运行数据、报警及生成报告。

检测方法

混合气体流动腐蚀试验的标准流程通常包括以下步骤：

1. 试样制备： 按标准要求切割、清洁、干燥试样，精确测量初始尺寸和重量，记录表面状态（拍照）。如有必要，需制备对比样。

2. 试验条件设定： 根据相关标准或客户要求，精确设定试验温度、相对湿度、各腐蚀气体种类及其目标浓度、气体总流量或流速、试验周期（如4, 7, 10, 21, 30天等）。

3. 试验箱预处理： 在放入试样前，先运行试验箱，使其温湿度及气体浓度达到并稳定在设定值。

4. 试样放置： 将试样按要求（如特定角度、间距）安装在试样架上，确保所有待测面充分暴露于流动的混合气体中。

5. 试验运行： 启动试验程序。持续监控并记录温湿度、气体浓度、流量等关键参数。定期（通常每天）检查气体浓度，必要时进行调整或补充。

6. 中间检查（可选）： 对于长周期试验，可在计划的时间点取出部分试样进行非破坏性检查（如外观拍照、功能测试），然后放回继续试验。

7. 试验终止： 达到预定试验时间后，关闭气体供应，停止温湿度控制，安全排出箱内气体（通常通入惰性气体如N₂置换）。

8. 试样后处理： 小心取出试样。根据标准规定（如ISO 9227中规定的清洗方法），使用适当溶剂（如去离子水、乙醇、特定化学清洗液）去除试样表面的疏松腐蚀产物，注意避免损伤基体。然后彻底清洗、干燥。

9. 检测与评估： 对处理后的试样进行：

外观检查（对比初始状态照片）。
精确称重，计算质量损失和腐蚀速率。
微观形貌观察（显微镜、SEM）。
腐蚀产物成分分析（EDS, XRD）。
力学性能测试。
功能性能测试（如电气性能）。

10. 结果分析与报告： 整理所有数据，对比相关标准或技术要求，评估材料的耐腐蚀等级或性能是否合格，出具包含详细试验条件、过程、结果和结论的检测报告。

检测标准

混合气体流动腐蚀试验遵循多种国际、国家及行业标准，确保试验的一致性和可比性。主要标准包括：

1. 核心基础标准：

ASTM G87: Standard Practice for Conducting Moist SO₂ Tests. (虽然标题是“Moist SO2”，但常作为混合气体试验的基础，特别是涉及SO2流动)。
IEC 60068-2-60: Environmental testing - Part 2-60: Tests - Test Ke: Flowing mixed gas corrosion test. 这是专门针对混合气体流动腐蚀试验的权威国际标准，详细规定了试验条件（如气体浓度、温湿度组合）和程序，常用于电子电工产品。

2. 其他常用国际/国家标准：

ISO 21207: Corrosion tests in artificial atmospheres - Accelerated corrosion tests involving alternate exposure to corrosion-promoting gases, neutral salt-spray and drying. (包含气体腐蚀阶段，但不一定是持续流动)。
GB/T 2423.51-2020: 环境试验第2部分：试验方法试验Ke：流动混合气体腐蚀试验. (中国国家标准，等同采用IEC 60068-2-60)。
DIN 50018: Testing in a saturated atmosphere in the presence of sulfur dioxide. (德国标准，主要针对含SO₂的冷凝水环境，Kesternich Test)。
JIS C 60068-2-60: 環境試験方法－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. (日本标准，等同IEC)。