產(chǎn)品在不同環(huán)境中的腐蝕破壞程度隨環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境因素的不同而存在很大差別，準確評價和描述環(huán)境的腐蝕行為是產(chǎn)品正確選材和提高產(chǎn)品的使用壽命的重要保證，環(huán)境腐蝕嚴酷度分類分級技術正是基于這種需要而發(fā)展起來的，幾十年來，人們在大氣、海水、土壤三個領域發(fā)展了多種環(huán)境腐蝕嚴酷度分類分級技術。

大氣腐蝕試驗是在世界范圍內(nèi)開展得較廣泛的腐蝕試驗，尤其是很多發(fā)展國家非常重視。大氣環(huán)境腐蝕嚴酷度目前有定性分類和定量分類兩種。

按ISO9223~9226的規(guī)定對世界各地51個地區(qū)環(huán)境腐蝕嚴酷度進行分類，其結果見表1

表1 世界各地環(huán)境腐蝕嚴酷度腐蝕等級

延伸閱讀

大氣環(huán)境腐蝕性分類分級研究綜述

大氣環(huán)境腐蝕性等級是表征不同環(huán)境地區(qū)大氣環(huán)境嚴酷度差異的一種直觀方式，對材料的腐蝕研究、合理選用和防護設計等具有重要意義。許多國家在20 世紀均已開展了大氣環(huán)境腐蝕性分類分級的相關研究，通過開展金屬大氣腐蝕試驗或環(huán)境因素檢測對不同地區(qū)的大氣腐蝕性進行排序或繪制了大氣腐蝕圖。在大量研究的基礎上，有關大氣環(huán)境腐蝕性分類分級的技術日趨成熟，并形成了相應的標準和方法，如ISO 9223，JIS Z 2383 等。

1 大氣環(huán)境腐蝕性分類

1.1 定性分類

大氣環(huán)境腐蝕性的定性分類主要從溫度、濕度、腐蝕介質(zhì) 3 個方面進行劃分，可劃分為熱帶、亞熱帶、溫帶、寒帶等不同的氣候區(qū)。根據(jù)相對濕度或降雨量可將大氣環(huán)境分為不同類型，如干燥型（RH 小于 60%）、普通型（RH 為 60% ～75%）、潮濕型（RH 大于75%）。按照大氣污染性或環(huán)境特征將大氣環(huán)境分為工業(yè)大氣、海洋大氣、城市大氣和鄉(xiāng)村大氣等。大氣環(huán)境腐蝕性的定性分類給出了不同劃分方法，通常僅考慮了單個環(huán)境因素或主要環(huán)境特征，而未考慮大氣環(huán)境對材料腐蝕的影響或影響材料腐蝕的主要環(huán)境因素，因此不能提供預測大氣環(huán)境腐蝕性的定量方法。

1.2   定量分類

大氣環(huán)境腐蝕性分類的定量方法主要有3 種。

1）標準試樣法，即根據(jù)標準試樣的腐蝕率確定所在環(huán)境的腐蝕性。常采用低碳鋼、鋁、銅和高純鋅作為標準試樣的材料。這種方法用于評估大氣環(huán)境腐蝕性比較直觀、簡單、易于操作，但無法確定特定氣候條件或污染物對大氣腐蝕過程的影響。

2）環(huán)境因素法，即通過監(jiān)測大氣環(huán)境的氣象因素和腐蝕性成分，再通過數(shù)據(jù)分析處理進行環(huán)境腐蝕性劃分。這種方法有助于了解所在環(huán)境的氣候變化，但需要檢測或收集的環(huán)境因素較多，且無法直接表示大氣腐蝕程度。

3）腐蝕變量法，即測量直接與腐蝕有關的變量進行環(huán)境分類，直接測出與大氣腐蝕有關的變量，且需要精確給出腐蝕量。國際標準組織在 1992 年頒布了大氣腐蝕性分類標準 ISO 9223。該標準是應用廣泛的大氣腐蝕性評估的國際標準，給出了按照標準金屬試件的腐蝕率，以及綜合潤濕時間和大氣中腐蝕介質(zhì)（SO2和Cl-）含量進行大氣腐蝕性分類的方法。其中按照標準金屬第1 年的腐蝕率將大氣腐蝕性分為5類，見表1。

1.3   大氣腐蝕圖

在大規(guī)模開展大氣腐蝕試驗的基礎上，許多國家對不同環(huán)境地區(qū)進行了腐蝕性分級，并繪制了大氣腐蝕圖。如美國通過對523 個城市進行為期25

a的大氣腐蝕調(diào)查，繪制了大氣腐蝕圖；西班牙通過統(tǒng)計方法得到了低碳鋼、鋅等的腐蝕數(shù)據(jù)和主要參數(shù)的回歸方程，并用大氣環(huán)境主要參數(shù)，計算出腐蝕率，繪出無污染大氣腐蝕圖[8]。雖然各國繪制大氣腐蝕圖的方法不盡相同，但主要是通過暴露試驗獲得標準金屬腐蝕率，或通過金屬腐蝕與環(huán)境參數(shù)的關系計算出金屬腐蝕率，繪制大氣腐蝕圖。

通過大氣腐蝕圖，可直接查閱各個地區(qū)環(huán)境的腐蝕性以及了解大氣腐蝕性的分布狀況，但是繪制大氣腐蝕圖，特別是涵蓋范圍大、等級劃分細的區(qū)域性大氣腐蝕圖，所需完成的工作量比較大。因此，大氣腐蝕圖主要是針對全國典型環(huán)境地區(qū)或材料腐蝕嚴重地區(qū)進行繪制的。

1.4   大氣環(huán)境腐蝕性的其他評估方法

盡管ISO 標準中給出了2 種評估大氣環(huán)境腐蝕性的方法，但是采用該標準需要1 a 甚至更長的時間才能得到結論。為了能夠快速、便捷地評估環(huán)境的大氣腐蝕性，人們開發(fā)和嘗試應用其他一些方法，如 Wire-on-Bolt（WOB）技術、大氣腐蝕監(jiān)測儀（ACM）技術等。采用這些方法可有效縮短評估大氣腐蝕性的時間，但有些問題仍需進一步研究。如WOB的樣品雖然只要暴露90 d，但需要考慮短期腐蝕環(huán)境與全年腐蝕環(huán)境的差異性，以及WOB 技術分級準則在我7國的適用性等。

此外，還有一些方法用于大氣環(huán)境腐蝕性評估，如膨脹法、電解還原法。美國采用潔凈無氧化膜的銅和銀金屬板條暴露30 d，通過陽極電解還原技術測量氧化膜厚度和類型來確定腐蝕環(huán)境的等級。

2  大氣環(huán)境腐蝕性分類的作用

大氣環(huán)境腐蝕性等級是表征某一地區(qū)的大氣環(huán)境腐蝕嚴酷性的指標，可直觀地反映出不同地區(qū)的大氣環(huán)境腐蝕性的強弱或?qū)Σ牧细g的影響。表2是根據(jù)金屬在我國不同試驗站的腐蝕率所獲得的各個試驗地區(qū)的大氣腐蝕等級，可以直觀地看出我國不同地區(qū)的大氣腐蝕性的相對強弱，并且根據(jù)金屬材料在我國與世界其他地區(qū)的腐蝕數(shù)據(jù)，得到我國與世界其他地區(qū)的大氣腐蝕性序列。

大氣環(huán)境腐蝕性等級不僅可以直觀地反映出大氣腐蝕性差異，更為材料的腐蝕程度或耐用年限的預測提供了重要依據(jù)。根據(jù)大氣環(huán)境腐蝕性分類方法和結果，可預測與標準金屬相似的材料在不同腐蝕等級地區(qū)的腐蝕程度或使用壽命。圖 1 是根據(jù)ISO 9223 中的環(huán)境分類獲得的鋅在不同腐蝕性等級環(huán)境中的耐用年1限0，根0據(jù)原始的鋅3腐0蝕0速率以及使用環(huán)境的腐蝕性等級，可得到鋅的大致耐用年限。不同的大氣環(huán)境腐蝕性對材料的影響不同，選擇合適的材料及防護措施，可以達到經(jīng)濟性和技術性的最佳平衡。如ISO 12944-5 中給出了不同腐蝕性環(huán)境中低合金鋼的涂裝系統(tǒng)的建議，見表3。大氣環(huán)境腐蝕性等級或區(qū)域性大氣腐蝕圖為工程設計和建設、產(chǎn)品應用和改進等提供了有力的支撐，特別對地區(qū)跨度較大的一些工程，提供了在腐蝕性不同的環(huán)境地區(qū)分段或分區(qū)域的防護。

注：1. AK 為醇酸；CR 為氯化橡膠；AY 為丙烯酸；PVC 為氯化乙烯聚合物類；EP 為環(huán)氧；ESI 為硅酸乙酯；PUR 為聚氨酯。

2. Zn（R）為富鋅底漆；Misc.為采用其他防銹顏料的底漆。

3. L 表示低（2～5 a）；M 表示中（5～15 a）；H 表示高（15 a以上）。

3  大氣環(huán)境腐蝕性分類的不足

ISO 9223 中將大氣腐蝕性分為5 類，許多國家獨自或參與國際合作通過大氣腐蝕試驗對該標準的分類分級方法進行了驗證。結果表明，約占71%的地區(qū)實測腐蝕速率和由ISO 9223分級方法推測的級別相同，基本滿足了實際應用所需的數(shù)據(jù)，但是一些觀測結果也表明，ISO 9223 仍有一些不足。近些年來，國內(nèi)外對ISO 9223標準進行了深入研究，一些學者和研究人員也提出了相關質(zhì)疑和建議，以期大氣環(huán)境嚴酷性分類方法更為合理、科學、有效。國內(nèi)外有關的質(zhì)疑和建議主要有以下幾個方面。

1）大氣環(huán)境腐蝕性的等級劃分。理想的大氣環(huán)境腐蝕性分類分級方法應當能夠鑒別不同環(huán)境地區(qū)的腐蝕性級別。加勒比海沿海地區(qū)獲得的腐蝕值比ISO 9223 中C5 級規(guī)定的上限腐蝕值高4 倍；我國7 個大氣腐蝕試驗站處于不同氣候區(qū)，但按ISO 9223標準分級卻處于同一等級，這些都不合理。因此一些學者建議增加新的腐蝕性等級。ISO 12944 中將大氣腐蝕環(huán)境分為6 類：C1（很低），C2（低），C3（中），C4（高），C5-I（很高，工業(yè)），C6-M（很高，海洋）。此外，在ISO 9223 分級標準中，有些大氣腐蝕性等級的范圍劃分不是很合理，如 C2 級規(guī)定鋼的腐蝕率為 1.3～25μm/a，上限為下限的19 倍。因此該標準的大氣腐蝕性等級劃分還需進一步完善。

2）大氣環(huán)境腐蝕性的影響因素。在 ISO 標準中，潤濕時間是指在溫度大于 0 ℃，相對濕度大于80%的所有時間。但在一些含有易于吸濕的鹽類、腐蝕產(chǎn)物、灰塵等情況下，臨界相對濕度要降低。如在海洋大氣環(huán)境，采用相對濕度大于60%進行潤濕時間統(tǒng)計計算，得到的結果與實測結果比較一致。同時，不同溫度對材料腐蝕影響亦不相同，而ISO 標準中未考慮潤濕時間在不同溫度的分布。熱帶氣候地區(qū)的一些結果表明，潤濕時間的重要變化發(fā)生在溫度高于25 ℃（有結果表明，在相對濕度為80%～100%范圍內(nèi)，當大氣溫度超過25℃，水的吸附嚴重減少）。因此，建議考慮潤濕時間在不同溫度的分布并確定統(tǒng)計潤濕時間的溫度上限。此外，試樣的朝向、暴露角度、形狀（平板或開口螺旋樣品）、環(huán)境因素間的交互作用等都未在ISO標準中考慮，如樣品暴露角度會造成潤濕時間、日照時數(shù)、污染物沉降量的差異，建議ISO 標準采用相應于地理緯度的暴露角。

3）大氣環(huán)境腐蝕性分類的應用。ISO 標準是以金屬腐蝕率以及影響金屬腐蝕的主要環(huán)境因素來劃分大氣環(huán)境腐蝕性的，其分類分級方法和結果對于金屬材料的腐蝕程度預估、防護措施選擇等具有重要指導意義。由于金屬材料和高分子材料在環(huán)境影響因素、腐蝕（老化）機理、性能指標等方面存在顯著差異，基于金屬腐蝕的大氣環(huán)境腐蝕性分類結果不能面向高分子材料應用。如根據(jù)我國西部地區(qū)的腐蝕調(diào)查結果，高分子材料在西部沙漠環(huán)境地區(qū)中的腐蝕破壞比中、東部地區(qū)還嚴重，表明對于高分子材料的老化失效來說，西部地區(qū)的強輻射、大溫差的環(huán)境條件更為嚴酷，這與按照金屬腐蝕率或環(huán)境因素的環(huán)境嚴酷性評估方法獲得的結果有很大的差異。

4  大氣環(huán)境腐蝕性分級研究展望

有關金屬材料的大氣環(huán)境腐蝕性分類分級研究比較系統(tǒng)，技術日趨成熟，并形成了標準體系。隨著大氣腐蝕性分類分級研究的深入和應用，研究和開發(fā)更為快速、便捷、科學的大氣腐蝕性評估方法，以及繪制區(qū)域性大氣腐蝕圖，特別是服務于國家重大工程建設項目的大氣腐蝕圖將是大氣腐蝕性研究的發(fā)展趨勢。同時，由于高分子材料或部件的環(huán)境行為隨環(huán)境的不同差異甚大，現(xiàn)有大氣環(huán)境腐蝕性分類分級方法無法面向高分子材料應用。隨著大氣環(huán)境嚴酷度分類研究的進一步發(fā)展以及高分子材料的廣泛應用，提出針對高分子材料應用的大氣環(huán)境老化嚴酷度分類分級方法具有重要意義。