钢筋在氯离子环境中腐蚀试验方法细节的探讨

摘要：评价耐蚀钢筋的关键指标是腐蚀性能，通常用相对腐蚀率表示。行业标准YB/T 4367-2014《钢筋氯离子腐蚀环境中腐蚀试验方法》未明确对比样化学成分、样品加工直径、样品表面粗糙度等级等条件，文中通过对上述不同条件进行腐蚀率实验，得出多组相对腐蚀率数据，为后续制定更详细的标准或试验提供可参考数据。

关键词：周浸试验机；氯离子；耐蚀

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

耐蚀钢筋[1]是国家高端建筑钢材的重点发展方向。我国是海洋大国，有着广阔的海域和数万公里的海岸线，上世纪60～70年代开始耐海水腐蚀钢的研发[2]，进入21世纪以来，耐海水腐蚀钢的研发及其腐蚀行为研究仍受到研究者的重视[3-4]。海洋环境腐蚀问题是制约我国沿岸及岛礁基础设施建设发展的一大瓶颈，开发生产和应用耐蚀钢筋有显著的经济效益和社会效益，符合我国可持续发展的要求，也是我国海洋强国战略的必然选择。通过添加Cu、Ni、Cr、Mo等合金元素，钢筋耐蚀性得到提高，相比环氧树脂涂层钢筋，无现场加工环节，也无需过程防护，且防腐性能更佳，因此具有更高的性价比。耐蚀钢筋较大程度解决了钢筋的锈蚀问题，是延长混凝土结构使用寿命的有效措施，并具备大面积推广应用的条件，对于重要工程或结构重要部位采用耐蚀钢筋，不仅可增加安全保障，还可减少后期维护的困难和成本，从而有效提高建筑结构的设计寿命。评价耐蚀钢筋关键指标是腐蚀性能，通常用相对腐蚀率表示，行业标准YB/T 4367-2014《钢筋氯离子腐蚀环境中腐蚀试验方法》对试验过程有进行描述，但细节上不够具体，文中通过对对比样化学成分、样品加工直径、样品表面粗糙度等级等进行不同试验，得出相对腐蚀率数据，供后续相关试验或标准制定参考。

1 实验部分

1.1 试验仪器

周期浸渍腐蚀试验机：中冶检测认证有限公司；周浸试样抛光磨床：中冶检测认证有限公司；超声波清洗机；万分之一天平；表面粗糙度测量仪；游标卡尺；吹风机等。

1.2 试验溶液

试验溶液采用初试浓度为0.340±0.009 mol/L的氯化钠溶液；

溶液配置：室温下用分析纯氯化钠20.00g溶解于980 mL电导率≤20μS/cm的去离子水或蒸馏水配制而成。溶液pH值应在6.5～7.5范围内。

补给液：去离子水或蒸馏水。

1.3试验条件

溶液温度：45℃±2℃；

箱内湿度：70% RH±10% RH；

循环周期：60 min±5min，其中浸润时间：12 min±2 min。

1.4 试验方法

1）试验前必须进行试样表面的清理，除去毛刺及孔内杂物，再进行清洗。清洗时先使用汽油或石油醚，再用无水乙醇，最后用丙酮，清洗后用热风吹干；

2）测量并记录试样的原始质量（精确到1 mg），试样尺寸（精确到0.01 mm）；

3）试样悬挂应采用非编织绝缘材料，悬挂高度应保持一致，并记录试验位置；

4）向液槽中注入新配制的试验溶液至规定刻度，其总量为10.0 L±0.5 L；关闭箱门，开机，在半小时内溶液温度应达到1.3溶液温度的规定；

5）试验期间应尽量减少开箱门次数，每24 h最多不应超过两次，每次时间不应超过2 min，开门时应开闭空气循环装置；

6）每24 h应补加补给液，补加方法：加入约500 mL去离子水至试验初始液面位置。整改添加补给液过程的耗时应尽可能短；

7）溶液只能用于一次连续试验，不应重复使用，不应在试验中途插入新试样；

8）试验达到规定周期后，停机，取下试样，用清水洗净表面残留盐颗粒，热风吹干；

9）试验后的试样根据GB/T 16545《金属和合金的腐蚀 腐蚀试样上腐蚀产物的清除方法》的要求进行除锈处理，如不立即进行除锈处理，试样应放置于干燥器内保持；

10）对放入干燥器中24 h后得试样进行称量（精确到1mg）。

1.5试验时间

试验延续时间为72 h。

2 试验结果

2.1不同化学成分对比样

取福建三宝钢铁有限公司、福建大东海钢铁有限公司、罗源闽光钢铁有限公司同样规格HRB400E-Ø20mm钢筋，统一加工成直径16 mm，表面粗糙度等级均约0.2 μm，检测耐蚀率试验报告见报告单（一）。

从报告单（一）钢筋腐蚀率试验数据可以看出，虽然是同样牌号及规格钢筋，加工直径一样，表面粗糙度等级一样，但因每个钢厂对化学成分设计不一样，检测出腐蚀数据亦不一样，故相对腐蚀率不一样。用福建三宝钢铁有限公司和罗源闽光钢筋作为对比样，检测相对腐蚀率数据是合格的（国家标准≤70%），用福建大东海钢铁有限公司钢筋作对比样，检测相对腐蚀率数据就不合格，因此，不同化学成分比对样是影响钢筋腐蚀率的因素之一。

2.2加工不同直径样品

取福建三宝钢铁有限公司上述同批号HRB400E-Ø20mm钢筋，加工成直径10mm，表面粗糙度等级约0.2μm，检测腐蚀率试验报告见报告单（二）。

从报告单（一）和（二）钢筋腐蚀速率试验数据可以看出，虽然同批号HRB400E-Ø20mm钢筋，表面粗糙度等级也一样，但因加工直径分别为Ø16mm和Ø10mm，检测腐蚀率就不同，即相对腐蚀率数据就不同（62.66%和59.51%），因此不同样品的加工直径，也是影响钢筋腐蚀率的因素之一。

2.3不同表面粗糙度等级样品

取福建三宝钢铁有限公司上述同批号HRB400cE-Ø20mm耐蚀钢筋，加工成直径16mm，表面粗糙度分别为6.3μm、3.2μm、0.2μm，检测腐蚀率试验报告见报告单（三）。

从报告单（三）钢筋腐蚀率试验数据可以看出，虽然同样牌号及规格钢筋，加工直径也一样，但因样品表面粗糙度等级不一样，腐蚀率亦不一样，分别为9.4199g/（m2.h）、8.5223g/（m2.h）、4.4743g/（m2.h），因此样品表面粗糙度等级也是影响钢筋腐蚀率的因素之一。

2.4耐蚀率数据重现性

2021年10月5日～2022年2月13日，取福建三宝钢铁上述同批号HRB400cE-Ø20mm耐蚀钢筋和普通钢筋，都加工成直径16 mm，表面粗糙度等级均为0.2μm，分别做10次耐蚀试验，每次两组，腐蚀率结果吻合，数据见表1和表2。

3 结语

综上列举HRB400cE-Ø20mm和HRB400E-Ø20mm相关试验腐蚀率检测数据，但实际试验数据已覆盖7个不同规格（盘螺8mm，直条12mm、16mm、25mm、28mm、32mm），试验数据与上述基本吻合，说明YB/T 4367-2014《钢筋在氯离子腐蚀环境中腐蚀试验方法》中，对比样化学成分、样品加工直径、样品表面粗糙度等级对腐蚀率数据存在影响，但本试验仅考虑到上述三因素，可能还存在其他影响因素。

参考文献

[1]全国钢标准化技术委员会（SAC/TC 183）.钢筋混凝土用耐蚀钢筋：GB/T 33953-2017[S].北京：中国标准出版社，2017：7.

[2]松岛岩.低合金耐蚀钢-开发、发展及研究[J].靳裕康，译.北京：冶金工业出版社，2004：100-134.

[3]张明样，郭云增，邓兴宝.耐海水腐蚀10CrMoAl低合金钢的研究[J].海洋科学，1984，（1）：21-26.

[4]黄锦花，李自刚，钱余海.低合金耐海水腐蚀钢在模拟腐蚀环境下的耐蚀性能研究[J].上海，2006，28（4）：6-8.

收稿日期：2024-02-05

作者简介：唐名标，男，福建三宝钢铁有限公司，品质部经理，工程师