摘要：大氣腐蝕圖描述了給定地域金屬及金屬鍍層在大氣環境中的腐蝕嚴酷度，可為裝備鋼結構的保護措施和長期維修方案的制定提供參考。國內外已繪制了很多大氣腐蝕圖，但由于國內相關人員對腐蝕圖不甚了解，阻礙了大氣腐蝕圖在裝備環境適應性設計中的應用。簡要介紹了5類典型大氣腐蝕等級圖的繪制。

關鍵詞：金屬；金屬鍍層；大氣腐蝕；大氣腐蝕圖；環境適應性

我國已繪制了多幅大氣腐蝕圖，但裝備研制各環節的相關人員（如設計人員、環境試驗人員等）對大氣腐蝕圖的認識還很模糊。如認為腐蝕圖只對鋼、鋁、鋅、銅裸金屬的大氣腐蝕評估有用，認為大氣腐蝕圖只有等高圖，認為國外腐蝕圖的分辨率遠高于我國腐蝕圖等。這些模糊認識極大地阻礙了大氣腐蝕圖在裝備環境適應性設計中的應用。因此，有必要了解大氣腐蝕圖的原理和繪制過程。

國外繪制了很多全國性或區域性的大氣腐蝕圖，如不列顛諸島大氣腐蝕圖、南澳大利亞LowerMurray區腐蝕圖、巴塞羅納市腐蝕圖、挪威Sulitelma鎮大氣腐蝕圖、瑞士大氣腐蝕圖、前蘇聯鄉村大氣腐蝕圖、西班牙無污染大氣腐蝕圖、美國城市大氣腐蝕圖、拉丁美洲大氣腐蝕圖等。國內腐蝕圖主要有：沈陽市大氣腐蝕圖、遼寧省大氣腐蝕圖、海南省大氣腐蝕圖、寧波地區大氣腐蝕圖、湛江地區大氣腐蝕圖、漳浦地區大氣腐蝕圖以及低污染大氣腐蝕圖等。筆者按時問順序介紹了幾類典型腐蝕圖。

1 不列顛諸島腐蝕圖

英國早在20世紀60年代就繪制了不列顛諸島大氣腐蝕圖。

1）小規模鋅罐暴露試驗

1965年12月至1966年6月，分批將400個小鋅罐試樣發往全國1O0個試驗點，每個試驗點有4個試樣，用磁鐵將小鋅罐固定在當地的電線鐵塔離地面5 m的位置進行暴露試驗。1 a后收回了382個罐，采用10％的醋酸溶液去除腐蝕產物，計算出鋅罐的腐蝕失重。鋅罐的尺寸與成分表1。

表1 鋅罐試樣的尺寸與材料成分及質量分數

2）建立環境要素觀測站記錄大氣環境因素

根據上述初步試驗結果，英國建立了732個氣象因素觀測站和629個大氣污染（煙塵和SO2）檢測站，堅持每天觀測相關的環境要素。氣象觀測站主要觀測溫度、濕度、風向、風速、云量、降雨量、太陽輻射、能見度等。只有2個觀測站堅持記錄所有氣象 素，且配備氣象專業人員進行觀測；其余觀測站只觀測部分氣象要素，且觀測人員不是氣象專業人員。

3）大規模鋅罐暴露試驗

英國共建立了1 361個環境要素觀測站，每個觀測站除了觀測環境要素外還在觀測站附近設置1個或數個試驗點進行鋅罐的暴露試驗，共有3182個暴露點，暴露試驗為期4 a，試驗后去除腐蝕產物并計算出鋅罐的腐蝕失。

4）數據處理

采用四角法將試驗結果平均劃分為10個區，使每個區的數值代表各自10 k㎡ 區域的平均值，將結果表達成網格 ，放在另一張以相同標尺畫成的圖上分段比較。后者是與許多其他數據相關的，例如人口密度、地貌、工業分布、濕度、降雨量等。比較這2張圖，可得到用大氣污染要素來評價的實驗結果。

2 中國飛機結構腐蝕分區

周浠沅通過統計我國153個地區的潤濕時問，按表2的等級將我國金屬大氣腐蝕分為5個區域，分區情況見表3。

表2 鋁、鐵腐蝕分級

表3 中國金屬腐蝕分區

潤濕時問統計方法 ：

1）溫濕度分級與溫濕度組合。將溫度劃分5級：<20℃，20 ～25℃，25～30℃，30～35℃，>35℃；將相對濕度劃分為4級：<70％ ，70％ ～80％，80％ ～90％ ，> 90％ 。

2）溫濕度組合時問統計。金屬材料存溫度低于20℃、相對濕度低于70％的環境中的大氣腐蝕較低，可以略去；其余4個溫度等級、3個濕度等級可構成l2個溫濕度組合。至少收集當地1 a的溫濕度日記時值數據，統計H。這12個溫濕度組合條件的年小時數。

3）腐蝕電流測試及折算系數的計算

測試鋁和鐵金屬材料在上述12種溫濕組合條件下的腐蝕電流Ic，同時測試鋁和鐵金屬材料在40℃，90％溫濕組合條件下的腐蝕電流Io；折算系數α=Ic／Io ，不同材料、不同組合條件的折算系數是不一樣的。對每種金屬可獲得l2個折算系數。

4）潤濕時間的計算。各種溫濕度組合條件的折算系數與相應的年小時數之積的和即為該材料在當地的年潤濕時間，計算出各年的潤濕時間后求平均值即為年均潤濕時間

5）腐蝕分級。根據潤濕時間的分布情況進行分級，分級結果見表3。

6）腐蝕分區。按表2的分級將我國153個地區分成5個等級，并計算各等級下所有地區的潤濕時間的平均值進行分區，分區結果見表3。

3 沈陽市大氣腐蝕圖

沈陽市位于我國東北地 ，年平均氣溫較低，是典型的溫帶半濕潤區季風型大陸氣候。沈陽市工業污染較大，材料的大氣腐蝕較嚴重。中國科學院金屬腐蝕與防護研究所根據A3鋼2 a的腐蝕率繪制了沈陽市大氣腐蝕圖 ，如圖1所示。

圖1沈陽市大氣腐蝕圖

此腐蝕圖的繪制方法如下。

1）繪制依據。根據A3鋼大氣腐蝕速率繪制大氣腐蝕圖。

2）確定繪圖區域。沈陽市市區164 k㎡ 范圍。

4）試驗樣品。A3鋼熱軋板，試片尺寸為100mm × 50mm × 2.5mm，ω（C）=0.078％，ω（Si）<0.10％，ω（Mn）=0.38％，ω（P）<0.O1％ ，ω（s）=0.042％ ，余量為Fe。

5）試驗方法。將清洗并稱重后的試片固定在特制的掛片架上。懸掛在距地面3m高處。試片面朝正南，并與水平面呈45°仰角。暴露2 a后，去除腐蝕產物，計算腐蝕率。將各試驗點A3鋼的腐蝕速率，標注在市區平面圖的相應點位上，用內插法繪制出腐蝕速率等值線，得到沈陽市大氣腐蝕圖。

4 瑞士大氣腐蝕圖

瑞十聯邦材料試驗研究實驗室的D.REISS，B.RIHM，C.TH0 NI等繪制了瑞士全國的銅和鋅大氣腐蝕圖 ，如圖2—3所示。

圖2 瑞士銅大氣腐蝕圖

圖3 瑞上鋅大氣腐蝕圖

其繪制方法如下。

1）金屬戶外暴露試驗。在瑞士全國8個典型地區暴露銅、鋅，暴露一段時間后采用化學除銹的方法去除腐蝕產物，計算金屬的腐蝕率，同時監測SO2，O3的濃度和降雨量。測試結果見表4。

表4 銅和鋅在各試驗點的歷年戶外暴露結果及環境參數

2）環境參數數據的收集與處理。從全國各相關

測試站收集環境參數數據，并建立相應的回歸方程。環境參數類別有：溫度（θ）、相對濕度（RH）、降雨量（Rain）、阿爾卑斯山南北部的SO 和O，緯度、海拔高度、相對高度、測試點800 m范同內住宅和工業建筑的面積。回歸結果見表5。

表5 瑞士全國環境參數處理結果

3）建立劑量響應函數。對金屬腐蝕數據和環境參數數據進行多元線性回歸分析，建立鋅、銅的劑量響應函數，同時對比分析文獻上的鋅的響應函數，建立的響應函數見表6。

表6 金屬鋅、銅的劑量響應函數

4）腐蝕圖繪制。繪制腐蝕率圖前，先要繪制SO2，O3 以及溫濕度的基礎分布圖，再根據劑量響應函數繪制腐蝕圖。SO2 和O3 的分布圖繪制方法為：1）空間分辨率滿足要求的全國性數值地圖；2）應用回歸方程計算每個單元的參數，畫出趨勢圖；3）如果監測站點很多，采用距離倒數加權法，在各監測站點問進行殘差插值，繪制殘差圖，用該殘差圖校正趨勢圖。

溫度和相對濕度的插值方法為：1）高度對溫濕度的影響，可通過回歸方法進行校正；2）坐標系統變換：將與阿爾卑斯山走向平行的坐標乘以0.8；3）以地平面的數據進行內插；4）坐標系統、高度函數反向變換；5）局部校正。

本腐蝕圖的分辨率一般設為250 m X 250 m柵點。

5 我國低污染環境大氣腐蝕圖

兵器工業第五九研究所根據全國氣象臺站的溫濕度4次日記數據繪制了我國低污染環境的大氣腐蝕圖。

大氣腐蝕圖繪制方法如下。

1）收集全國各氣象臺站的溫濕度4次日記數據，并進行必要的數據整理。

2）按下列公式計算各氣象臺站的年潤濕時問。

式中：trow為年潤濕時間，h;trow（i,j）為1 a中第i天第j時刻的潤濕時間，當溫度>0℃和相對濕度>80％時，trow（i,j）=6h，否則trow(i,j)=0；

3）按ISO 9223標準分級。當空氣中的SO2和Cl-的沉降速率分別小于35mg/(㎡·d)，60mg/(㎡·d)時，大氣環境的腐蝕性就只與潤濕時間有關I 。潤濕時間分級與標準金屬腐蝕率的對應關系見表7。

表7 標準金屬在不同潤濕時間的腐蝕率

4）繪制腐蝕圖。以小網點在地圖上標識各氣象臺站的地理位置，以小圓點的顏色標識各氣象臺站的腐蝕等級，采用數據庫編程技術繪制大氣腐蝕圖，實現對各氣象臺站大氣腐蝕等級的查閱。

6 結語

綜上所述，繪制大氣腐蝕圖所要求的數據可以是金屬腐蝕率也可以是環境因素，所采用的環境因素也可各不相同。大氣腐蝕圖可以表示為腐蝕等值線圖、腐蝕點陣圖、腐蝕區域圖。繪制大氣腐蝕圖的數據量可多可少，但數據量越大，腐蝕圖的準確性越高。國外一些腐蝕圖的分辨率不同，如瑞士大氣腐蝕圖為250 m×250 m；不列顛諸島大氣腐蝕圖為l0km×10 km、挪威Sulitelma市大氣腐蝕圖為5 km×5km。總之，不同的腐蝕圖技術參數與指標不相同，引用相關腐蝕圖時要分清。

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