2 室内模拟试验

2.1 室内模拟海洋大气腐蚀试验

室内模拟海洋大气腐蚀的主要试验方法包括湿热试验、盐雾试验、周浸试验和多因子循环复合腐蚀试验。

罗雪等[7]采用质量分数为5%、pH为6.5~7.2的中性NaCl溶液进行喷雾，通过盐雾模拟海洋大气环境研究腐蚀产物对6061铝合金海洋大气腐蚀过程中的影响。罗兰等[8]分析了不同盐雾试验方法标准对盐溶液配制、试样的处理和检测、试验参数、试验过程控制等方面的不同要求，探讨了盐雾试验的操作技术，提出了必须严格控制盐雾试验过程的建议和不能用不同标准进行的盐雾试验结果进行比较的观点。但方法与大气曝晒试验无直相关性，试验盐雾无法与实际大气环境建立准确的等效关系，对户外大气腐蚀性的模拟没有针对性，因此，盐雾试验方法仅能作为一种人工加速腐蚀试验方法，对金属材料进行性能试验，不能对材料在某一实际使用环境下的寿命进行预测，但作为一种经典的加速试验方法还是具有一定意义的，主要用来模拟海洋环境（如Cl-）对材料的腐蚀。方晓祖等[1]采用循环盐雾试验箱和浸渍箱进行循环加速试验，以此7A52铝合金在万宁的海洋大气环境下的腐蚀进行室内加速模拟，h，其循环步骤如下：盐雾(5% NaCl,35 ℃,6 h) →干燥(60 ℃,＜35 RH,3 h) →湿热(60 ×℃,＞ 95 RH，6 h) →干燥( 60 ℃,＜ 35 RH，3 h) →浸渍( 25 ℃，6 h，溶液) →冲洗，这种室内加速方法与7A52铝合金在万宁标准场海洋大气环境试验具有较好的相关关系。刘明等[9]采用连续盐雾、循环盐雾、周期浸泡、周期降雨等四种模式的加速腐蚀试验方法模拟2A12铝合金在海洋性大气环境中的腐蚀规律，结果表明，与连续盐雾试验、循环盐雾试验和周期浸泡试验相比，周期降雨试验能够更好地模拟2A12铝合金在琼海大气腐蚀的形貌特征；与连续盐雾试验和周期浸泡试验相比，循环盐雾试验和周期降雨试验能够更好地模拟2A12铝合金在琼海大气腐蚀的动力学规律；四种加速腐蚀试验中，整体加速性由强到弱的顺序为：循环盐雾试验，周期降雨试验，周期浸泡试验，连续盐雾试验。

综上，湿热试验只考虑了温湿度的影响，盐雾试验除温湿度外还考虑了盐粒子的影响，但该方法与大气曝晒试验无直相关性，试验盐雾无法与实际大气环境建立准确的等效关系，对户外大气腐蚀性的模拟没有针对性，仅能作为一种人工加速腐蚀试验方法；周浸试验则相对抓住了材料大气腐蚀的基本特点来研究材料海洋大气的腐蚀行为，但与实际大气腐蚀结果与溶液加速腐蚀结果仍存在一定差异；多因子循环试验除了考虑大气腐蚀的基本特点，也加入了其它主要的影响因子，最真实的再现了实际自然环境的情况。但是多因子循环试验操作过程复杂、周期长、成本较周浸试验高，且每次循环的重复性也较难保证，实际应用时的循环单元和过程设计需结合实际大气环境因素才能具备较好的模拟性。

2.2 室内模拟海水腐蚀试验

室内模拟海水腐蚀试验可以通过不同的模拟方法和技术来模拟实际海水的腐蚀作用，可以通过调整溶液和周期等模拟不同条件下的海水腐蚀，试验操作方便，应用性强。在室内模拟海水腐蚀方面，主要包括飞溅区、潮差区和全浸区三个方面的模拟试验，同时试验用海水成分包括实际海水和溶液模拟两大类。

2.2.1 模拟飞溅区腐蚀

目前国内外尚无飞溅带腐蚀试验和防护的标准，也未有一套完整的、成熟可靠的解决方法，研究人员一般通过设计模拟海洋飞溅区试验装置来对飞溅区的腐蚀进行实验室的模拟试验。

郭晓军等[10]设计了一种工作方式的模拟海洋飞溅区试验装置，如图 1所示。该设备利用电动机带动搅拌转子以形成水的飞溅；通过调整电机的转速控制水的飞溅程度，来模拟海洋飞溅区波浪的大小；用气泵把空气注入水中调节水中溶氧量。利用热电偶控温调节水温，通过加热装置促使材料的加速腐蚀。并定期补加蒸馏水，以保持水中含盐量。搅拌转子的转杆与拌叶成90°，这样可在小转速下得到较大的飞溅程度。气孔处于水下左右两侧，用一小的气泵将空气注入水中，在不停搅拌下使得含氧量一致，从而调节飞溅区海水的溶氧量。容器中有加热装置调节水温，控制实验环境温度，水温最高可达80℃，可作加速腐蚀试验。通过试验，结果表明，模拟装置所得数据，与自然条件下海水对金属材料腐蚀数据基本一致，能反映现实情况，可以满足科研条件需求。

张爱萍等[11]设计一种耐候钢飞溅腐蚀试验装置，如图 2所示。在该实验装置中，试验时将金属材料安放于试样支架上，通过恒温装置调节海水介质温度并使其保持恒温，由水泵抽取耐腐蚀容器下部的海水介质向耐腐蚀容器内壁喷射，水流经折射形成对金属材料试样的飞溅。通过调节水泵的喷射压力和喷射方向，即可方便地改变所形成海水飞溅的形态，与通过恒温装置调节海水介质温度的手段相结合，可针对不同影响因素进行模拟。该装置能够在实验室内模拟海水运动和飞溅状态，使实验条件更加接近自然状态，故能在一个较短的时间内得到大量科学合理的试验数据，并可针对不同影响因素进行模拟，有利于缩短新品种金属材料的研究开发周期。

Xiang Li等[12]开发了一种包含有电化学测试系统和环境模拟腔的浪花飞溅区腐蚀模拟装置，如图 3所示。该装置内部一端装有三电极体系，并通过导线与箱体外部的电化学测试系统相连接，另一端安装有与水泵相通的喷嘴，可将模拟海水溶液喷洒在试样表面模拟浪花飞溅区的状态，水泵由计时器控制来实现循环定时工作。经过干湿周期循环，通过开路电位和电化学阻抗谱的测定，研究了304不锈钢的点蚀行为来测试该装置的模拟性能，结果表明经过电化学测试所显示的规律性与实际规律相符合，而且电化学测试的结果与微观观测的结果能够很好地对应。

侯健等[13]发明了一种海洋飞溅环境模拟试验装置，如图 4示。该装置箱盒式机构的试验箱体一侧面上不制有串通式测试电缆孔，另一侧制有框架结构的传动拉杆，下部制有飞溅板角度调节杆，飞溅板角度调节杆的内端处制有飞溅板；液体区处的侧面上自上而下排列分别制有各传感器和进水口；试验箱体的顶侧面上自右向左一次排列分别固定制有气体排出口，通风排湿器、红外加热灯和箱体温度传感器；试验箱体的对应于制有传动拉杆的侧面的对向侧面处分别制有紫外灯、鼓风风机、喷头、喷水水泵、液位控制器、溶解氧传感器和排水口；其结构简单、操作方便、自动化程度较高、无需人工值守，可在实验室内模拟海洋飞溅环境，实现对材料腐蚀老化性的分析评价。

目前国内外对铝合金海洋飞溅区腐蚀模拟加速试验的研究相对较少，上述所列的飞溅试验装置，通过大量的数据验证，其工作性能基本可靠，能够基本上反映飞溅区的现实环境，得到与实际相一致的结果，为研究铝合金在海洋飞溅区的腐蚀机理，发挥着越来越重要的作用。

2.2.2 模拟潮差区腐蚀

目前对潮差区腐蚀的实验室模拟主要通过自主设计的试验装置、通过周期性试验来模拟潮差区的潮涨潮落带来的腐蚀效应，试验过程设计需考虑实际被模拟的海水及当地环境因素等才能取得较好的模拟效果。

穆鑫等[14]在自制试验槽内通过控制模拟海水（含3.33%海水晶的水溶液）在试验槽的水位高度周期性变化来模拟潮差区的海水涨落过程，研究了低碳钢在该潮差区模拟条件下的腐蚀行为。张展等[15]通过自主设计的周期浸润加速腐蚀试验箱内进行海水潮差区的模拟试验，采用3.5% NaCl + 0.01 mol /LNaHSO3溶液模拟工业污染海水环境，其中0.01 mol /LNaHSO3是根据青岛试验站SO2日沉积量计算而来。潮差区试验以60 min 为1个循环周期: 15 min 浸润和45min干燥。

2.2.3 模拟全浸区腐蚀

海水全浸区腐蚀的试验室模拟主要通过浸泡试验来开展，试验介质为天然海水或配制的含NaCl的模拟溶液，包含静态海水试验和动态海水试验。其中：静态海水浸泡试验仅考虑腐蚀性海水介质的腐蚀作用，较为简易；而动态海水试验进一步考虑了海水的冲刷运动等作用，更能模拟海水流动带来的综合腐蚀破坏效应，模拟过程也更复杂。

韩东锐等[16]采用青岛海域海水作为介质开展了室内海水浸泡试验，通过室内模拟全浸区腐蚀作用来研究不同表面处理工艺对6061铝合金的耐海水腐蚀性能的影响。彭文才等[17]选取青岛天然海水作为试验介质来模拟海水环境，研究了温度和溶解氧对5083铝合金海水腐蚀性的影响。王勇等[18]采用不同浓度的NaCl溶液作为海水模拟介质来研究究7005和5052铝合金在模拟海水介质中的耐腐蚀性。刘雪琴[19]采用多种组分模拟海水介质，研究了5383铝合金在不同流速的模拟海水介质中的腐蚀行为，发现5383铝合金的耐蚀性随着海水流速的增大而增强。

参考文献

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[2] 苏艳, 李凌杰, 舒畅,等. 高强铝合金海洋大气环境剥层腐蚀研究[C]// 全国环境试验技术学术研讨会. 2010.

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[5] 黄桂桥.铝合金在海洋环境中的腐蚀研究(Ⅱ)——海水全浸区16年暴露试验总结[J].腐蚀与防护,2002(02):47-50.

[6] 黄桂桥. 铝合金在海洋环境中的腐蚀研究(Ⅲ)——海水飞溅区16年暴露试验总结[J]. 腐蚀与防护, 2003, 24(002):47-50.

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[9] 刘明, 蔡健平, 张晓云,等. 2A12铝合金模拟海洋大气腐蚀的加速试验研究[J]. 材料工程, 2010(z1):348-351,376.

[10] 郭晓军, 杨晓鸿. 海洋飞溅区模拟实验装置[J]. 腐蚀与防护, 1999, 020(006):289-290.

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[12] Li X , Bailey S I . A Laboratory Technique for Evaluating Marine Splash Zone Corrosion[J]. Advanced Materials Research, 2012, 347-353:3345-3350.

[13] 侯健, 郭为民, 王均涛. 一种海洋飞溅环境模拟试验装置: 中国, CN 102680385A[P]. 2012.

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[16] 韩东锐, 张波, 欧家才, 等. 微弧氧化铝合金在海水中的腐蚀行为[J]. 腐蚀与防护, 2010, 31(006):452-454.

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[19] 刘雪琴. 模拟动态海水中高镁铝合金(5383)腐蚀行为及其机理研究[D].