鋼筋在氯離子環(huán)境中腐蝕試驗(yàn)方法細(xì)節(jié)的探討

摘要：評(píng)價(jià)耐蝕鋼筋的關(guān)鍵指標(biāo)是腐蝕性能，通常用相對(duì)腐蝕率表示。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 4367-2014《鋼筋氯離子腐蝕環(huán)境中腐蝕試驗(yàn)方法》未明確對(duì)比樣化學(xué)成分、樣品加工直徑、樣品表面粗糙度等級(jí)等條件，文中通過(guò)對(duì)上述不同條件進(jìn)行腐蝕率實(shí)驗(yàn)，得出多組相對(duì)腐蝕率數(shù)據(jù)，為后續(xù)制定更詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)或試驗(yàn)提供可參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：周浸試驗(yàn)機(jī)；氯離子；耐蝕

Analysis of Detail of Corrosion Resistance Test Methods for Steel Bars in Chloride Ion Environment

TANG Mingbiao

（ Fujian Sanbao Iron and Steel Co. Ltd.， Zhangzhou 363000， Fujiang， China ）

Abstract：" The key index to evaluate the corrosion resistance of steel bars is corrosion performance， which is usually expressed as relative corrosion rate. The industry standard YB/T 4367-2014 \"corrosion test method for steel bars in chloride environment\" do not specify the chemical composition of the contrast sample， the processing diameter of the sample， the surface roughness grade of the sample. In this paper， corrosion rate experiments are conducted under different conditions mentioned above， and multiple sets of relative corrosion rate data are obtained， providing referable data for the subsequent development of more detailed standards or tests.

Key Words： Immersion testing machine; Chloride ion; Corrosion resistance

0 前言

耐蝕鋼筋[1]是國(guó)家高端建筑鋼材的重點(diǎn)發(fā)展方向。我國(guó)是海洋大國(guó)，有著廣闊的海域和數(shù)萬(wàn)公里的海岸線，上世紀(jì)60～70年代開(kāi)始耐海水腐蝕鋼的研發(fā)[2]，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，耐海水腐蝕鋼的研發(fā)及其腐蝕行為研究仍受到研究者的重視[3-4]。海洋環(huán)境腐蝕問(wèn)題是制約我國(guó)沿岸及島礁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展的一大瓶頸，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用耐蝕鋼筋有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的要求，也是我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的必然選擇。通過(guò)添加Cu、Ni、Cr、Mo等合金元素，鋼筋耐蝕性得到提高，相比環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋，無(wú)現(xiàn)場(chǎng)加工環(huán)節(jié)，也無(wú)需過(guò)程防護(hù)，且防腐性能更佳，因此具有更高的性價(jià)比。耐蝕鋼筋較大程度解決了鋼筋的銹蝕問(wèn)題，是延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的有效措施，并具備大面積推廣應(yīng)用的條件，對(duì)于重要工程或結(jié)構(gòu)重要部位采用耐蝕鋼筋，不僅可增加安全保障，還可減少后期維護(hù)的困難和成本，從而有效提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命。評(píng)價(jià)耐蝕鋼筋關(guān)鍵指標(biāo)是腐蝕性能，通常用相對(duì)腐蝕率表示，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 4367-2014《鋼筋氯離子腐蝕環(huán)境中腐蝕試驗(yàn)方法》對(duì)試驗(yàn)過(guò)程有進(jìn)行描述，但細(xì)節(jié)上不夠具體，文中通過(guò)對(duì)對(duì)比樣化學(xué)成分、樣品加工直徑、樣品表面粗糙度等級(jí)等進(jìn)行不同試驗(yàn)，得出相對(duì)腐蝕率數(shù)據(jù)，供后續(xù)相關(guān)試驗(yàn)或標(biāo)準(zhǔn)制定參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器

周期浸漬腐蝕試驗(yàn)機(jī)：中冶檢測(cè)認(rèn)證有限公司；周浸試樣拋光磨床：中冶檢測(cè)認(rèn)證有限公司；超聲波清洗機(jī)；萬(wàn)分之一天平；表面粗糙度測(cè)量?jī)x；游標(biāo)卡尺；吹風(fēng)機(jī)等。

1.2 試驗(yàn)溶液

試驗(yàn)溶液采用初試濃度為0.340±0.009 mol/L的氯化鈉溶液；

溶液配置：室溫下用分析純氯化鈉20.00g溶解于980 mL電導(dǎo)率≤20μS/cm的去離子水或蒸餾水配制而成。溶液pH值應(yīng)在6.5～7.5范圍內(nèi)。

補(bǔ)給液：去離子水或蒸餾水。

1.3試驗(yàn)條件

溶液溫度：45℃±2℃；

箱內(nèi)濕度：70% RH±10% RH；

循環(huán)周期：60 min±5min，其中浸潤(rùn)時(shí)間：12 min±2 min。

1.4 試驗(yàn)方法

1）試驗(yàn)前必須進(jìn)行試樣表面的清理，除去毛刺及孔內(nèi)雜物，再進(jìn)行清洗。清洗時(shí)先使用汽油或石油醚，再用無(wú)水乙醇，最后用丙酮，清洗后用熱風(fēng)吹干；

2）測(cè)量并記錄試樣的原始質(zhì)量（精確到1 mg），試樣尺寸（精確到0.01 mm）；

3）試樣懸掛應(yīng)采用非編織絕緣材料，懸掛高度應(yīng)保持一致，并記錄試驗(yàn)位置；

4）向液槽中注入新配制的試驗(yàn)溶液至規(guī)定刻度，其總量為10.0 L±0.5 L；關(guān)閉箱門，開(kāi)機(jī)，在半小時(shí)內(nèi)溶液溫度應(yīng)達(dá)到1.3溶液溫度的規(guī)定；

5）試驗(yàn)期間應(yīng)盡量減少開(kāi)箱門次數(shù)，每24 h最多不應(yīng)超過(guò)兩次，每次時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2 min，開(kāi)門時(shí)應(yīng)開(kāi)閉空氣循環(huán)裝置；

6）每24 h應(yīng)補(bǔ)加補(bǔ)給液，補(bǔ)加方法：加入約500 mL去離子水至試驗(yàn)初始液面位置。整改添加補(bǔ)給液過(guò)程的耗時(shí)應(yīng)盡可能短；

7）溶液只能用于一次連續(xù)試驗(yàn)，不應(yīng)重復(fù)使用，不應(yīng)在試驗(yàn)中途插入新試樣；

8）試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定周期后，停機(jī)，取下試樣，用清水洗凈表面殘留鹽顆粒，熱風(fēng)吹干；

9）試驗(yàn)后的試樣根據(jù)GB/T 16545《金屬和合金的腐蝕 腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除方法》的要求進(jìn)行除銹處理，如不立即進(jìn)行除銹處理，試樣應(yīng)放置于干燥器內(nèi)保持；

10）對(duì)放入干燥器中24 h后得試樣進(jìn)行稱量（精確到1mg）。

1.5試驗(yàn)時(shí)間

試驗(yàn)延續(xù)時(shí)間為72 h。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1不同化學(xué)成分對(duì)比樣

取福建三寶鋼鐵有限公司、福建大東海鋼鐵有限公司、羅源閩光鋼鐵有限公司同樣規(guī)格HRB400E-?20mm鋼筋，統(tǒng)一加工成直徑16 mm，表面粗糙度等級(jí)均約0.2 μm，檢測(cè)耐蝕率試驗(yàn)報(bào)告見(jiàn)報(bào)告單（一）。

從報(bào)告單（一）鋼筋腐蝕率試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，雖然是同樣牌號(hào)及規(guī)格鋼筋，加工直徑一樣，表面粗糙度等級(jí)一樣，但因每個(gè)鋼廠對(duì)化學(xué)成分設(shè)計(jì)不一樣，檢測(cè)出腐蝕數(shù)據(jù)亦不一樣，故相對(duì)腐蝕率不一樣。用福建三寶鋼鐵有限公司和羅源閩光鋼筋作為對(duì)比樣，檢測(cè)相對(duì)腐蝕率數(shù)據(jù)是合格的（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≤70%），用福建大東海鋼鐵有限公司鋼筋作對(duì)比樣，檢測(cè)相對(duì)腐蝕率數(shù)據(jù)就不合格，因此，不同化學(xué)成分比對(duì)樣是影響鋼筋腐蝕率的因素之一。

2.2加工不同直徑樣品

取福建三寶鋼鐵有限公司上述同批號(hào)HRB400E-?20mm鋼筋，加工成直徑10mm，表面粗糙度等級(jí)約0.2μm，檢測(cè)腐蝕率試驗(yàn)報(bào)告見(jiàn)報(bào)告單（二）。

從報(bào)告單（一）和（二）鋼筋腐蝕速率試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，雖然同批號(hào)HRB400E-?20mm鋼筋，表面粗糙度等級(jí)也一樣，但因加工直徑分別為?16mm和?10mm，檢測(cè)腐蝕率就不同，即相對(duì)腐蝕率數(shù)據(jù)就不同（62.66%和59.51%），因此不同樣品的加工直徑，也是影響鋼筋腐蝕率的因素之一。

2.3不同表面粗糙度等級(jí)樣品

取福建三寶鋼鐵有限公司上述同批號(hào)HRB400cE-?20mm耐蝕鋼筋，加工成直徑16mm，表面粗糙度分別為6.3μm、3.2μm、0.2μm，檢測(cè)腐蝕率試驗(yàn)報(bào)告見(jiàn)報(bào)告單（三）。

從報(bào)告單（三）鋼筋腐蝕率試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，雖然同樣牌號(hào)及規(guī)格鋼筋，加工直徑也一樣，但因樣品表面粗糙度等級(jí)不一樣，腐蝕率亦不一樣，分別為9.4199g/（m2.h）、8.5223g/（m2.h）、4.4743g/（m2.h），因此樣品表面粗糙度等級(jí)也是影響鋼筋腐蝕率的因素之一。

2.4耐蝕率數(shù)據(jù)重現(xiàn)性

2021年10月5日～2022年2月13日，取福建三寶鋼鐵上述同批號(hào)HRB400cE-?20mm耐蝕鋼筋和普通鋼筋，都加工成直徑16 mm，表面粗糙度等級(jí)均為0.2μm，分別做10次耐蝕試驗(yàn)，每次兩組，腐蝕率結(jié)果吻合，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上列舉HRB400cE-?20mm和HRB400E-?20mm相關(guān)試驗(yàn)腐蝕率檢測(cè)數(shù)據(jù)，但實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)已覆蓋7個(gè)不同規(guī)格（盤螺8mm，直條12mm、16mm、25mm、28mm、32mm），試驗(yàn)數(shù)據(jù)與上述基本吻合，說(shuō)明YB/T 4367-2014《鋼筋在氯離子腐蝕環(huán)境中腐蝕試驗(yàn)方法》中，對(duì)比樣化學(xué)成分、樣品加工直徑、樣品表面粗糙度等級(jí)對(duì)腐蝕率數(shù)據(jù)存在影響，但本試驗(yàn)僅考慮到上述三因素，可能還存在其他影響因素。

參考文獻(xiàn)

[1]全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 183）.鋼筋混凝土用耐蝕鋼筋：GB/T 33953-2017[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017：7.

[2]松島巖.低合金耐蝕鋼-開(kāi)發(fā)、發(fā)展及研究[J].靳?？担g.北京：冶金工業(yè)出版社，2004：100-134.

[3]張明樣，郭云增，鄧興寶.耐海水腐蝕10CrMoAl低合金鋼的研究[J].海洋科學(xué)，1984，（1）：21-26.

[4]黃錦花，李自剛，錢余海.低合金耐海水腐蝕鋼在模擬腐蝕環(huán)境下的耐蝕性能研究[J].上海，2006，28（4）：6-8.

收稿日期：2024-02-05

作者簡(jiǎn)介：唐名標(biāo)，男，福建三寶鋼鐵有限公司，品質(zhì)部經(jīng)理，工程師