耐候钢的性能评价上,通常有两个不同的目的。一个是以产品的开发或确定产品的性能为目的,来评价耐候性的优劣,暂且把它称为材料试验。并且,用同一材料把各地大气的腐蚀性进行分级的场合大多数也用相对试验,试验的性质与材料试验相同。


 另一个是以获得耐候钢某一具体用途时的性能,确定腐蚀减量等的绝对值为目的。这比材料试验更难,暂且把它称为实用试验。


 耐候钢最常用的试验方法是标准试验台的大气暴晒试验。这种方法在20世纪初已被用于ASTM的暴晒试验上(参照2.1.1节),从那时以来几乎没有变更,现在仍在使用。为了有效地利用过去积累下来的被视为知识财富的暴晒试验数据,宁可不改变试验方法。所以,这种试验方法过去从来没有成为变更的研究对象。标准的方法在JIS和ASTM标准中已经规定。


 如果能在几个有代表性的地区进行暴晒试验的话,就能充分达到材料试验的目的,问题是需要数年以上的时间,因此提出了加速试验法。如后面所叙述的那样,虽然很少但是还是有加速试验法的研究,可是在实际应用上几乎没有被采用。


 标准暴晒试验,作为实用试验除了需要时间以外还存在两个问题。第一问题是,耐候钢的性能虽然受暴露形状的影响很大,但是标准暴晒试验却不能把它反映出来。影响暴露形状的因素主要有雨水洗涤的程度、雨后的干燥时间以及不同的形状。标准暴晒试验中,试片的上面洗净、干燥都处于最佳条件,即使在盐分浓度极高的海岸也十分稳定。与此相反,试片的下面虽然被雨润湿但是受不到洗净作用,干燥时间也长,处于最差的条件。不管条件如何,所得的数据是试片两个面的平均值。


 关于暴露形状对性能是如何影响的研究结果在2.4.2节叙述,总之,标准暴晒试验结果在实用条件下的性能评价不能照原样使用。可是了解某地区耐候钢的性能最基本的数据是标准暴晒试验结果,以此作为基础在一定程度上可以推断在实用条件下的行为,确实是最重要的依据。


 另一个问题,大气环境由于场所或时间是千差万别的,试验数据只不过是限定了场所或时间的暴晒试验结果。主要影响耐候钢性能的是SOx和海盐粒子浓度,根据日本的现状来看只考虑后者就可以了,如在2.4.2节详细叙述的那样其影响的程度也可以定量地求出来,这样有关标准暴晒试验上的问题都已解决。


 加速试验即使有了好的方法,在其性质上也是为了材料试验,只用这种方法不能提供实用条件下的性能数据。为了从加速试验结果求出实用条件下腐蚀的绝对值,需要求出加速倍率。为了求出加速倍率,还需要进行实用条件下的试验。


 1967年(昭和42年),日本钢结构协会防锈防蚀分会的下属机构设置了耐候试验法研究班。它的目的是“研究调查能够在短期间用加速试验评价钢结构物防锈涂漆的耐久性、耐候钢及其他基体钢材的耐候性等。”7年的活动结束后,于1974年(昭和49年)发表了“JSSC耐候加速试验法”。


 作为裸钢材的加速试验机应具有如下4个特性:(1)有促进速度;(2)钢种间的腐蚀量顺序与大气暴晒下的顺序相同;(3)锈的组成相同;(4)有再现性。可是为(1)和(3)是相反的,所以把尽可能近似(3),满足(1)、(2)、(4)的性能作为目标,研究了在适当的条件下使用市售的一般加速试验机的情况。


 完成的试验方法大致区分为海岸地区、海岸工业地区、城市及城市工业地区,分别与各地区的条件对应。其特征是在碳素钢和耐候钢的腐蚀量上有明显的差别,促进速度在10倍以上,6周以内出结果。


 加速试验分为A法和B法,和实际大气暴晒试验结果的对应性上没有等级差别。A法是6星期的表露型试验,海岸地区用0.5%NaCl烟雾剂;海岸工业地区用0.5%NaCl雾剂+40×10-4%SO2;城市及城市工业地区使用40×10-4%SO2.B法是把两个以上的试验组合起来进行6个周期。海岸地区用5%NaCl盐水喷雾24h+耐候老化试验88h;海岸工业地区用5%NaCl盐水喷雾24h+100×10-4% SO2试验24h+耐候老化试验66h.城市及城市工业地区用100×10-4% SO2试验24h+耐候老化试验88小时。


 根据发表的图粗略地读取碳素钢/耐候钢的腐蚀比时,大致是1.2~1.6,表明和大气暴晒试验结果完全一致.加速促进倍率都在10倍以上。为了得到高的促进倍率,采取了一边把润湿时间/干燥时间的比保持接近于和自然大气同等的1:4的一定比率,一边提高周期的反复频度的方针。


 该试验法虽然可以测试在各个地区耐候钢比碳素钢腐蚀减轻到何种程度,能够判定某种耐候钢是否具有耐候性,可是对具备了耐候性的耐候钢种之间的优劣能否区别,在报告书中没有叙述。从数据的状态来看,如果在耐候性上没有相当差别的话,好像是不能够区别。


  这个方法以后没有被实用。因为耐候钢在JIS标准中已经规格化,能够实用的就是该规格范围内的内容,所以知道了耐候性的程度。另外,这个方法把环境只划分了3个地区,根据试验结果不能预测其他环境下的耐候性或者特定场所下的腐蚀率。根据这些理由,我认为此法没有被利用的机会。


 1966年(昭和41年)比利时腐蚀中心(CEBELCOR)发表了耐候钢的加速试验法。包括以后的应用所归纳的文献已于1982年出版。该方法是回转滚筒式的干湿交变法,腐蚀液在田园地区用蒸馏水,在工业地区用10-4M NaHSO3,在海岸地区使用稀释100倍的海水(0.02%Cl-),可是由于场合不同而进行变更。交变周期是湿期13min、干期40min.干期温度定为20℃或者60℃.


 试验中,随时间测定电位,把上升到+0.2V(SCE)时设定为锈层达到稳定化。碳素钢的电位也逐渐上升,可是只能上升到比较低的电位(例如-0.4 V SCE).耐候钢的场合,田园及工业地区的假定条件在3星期以内,海岸地区的假定条件约9星期才能达到表示锈层稳定化的电位。


 在该试验中的腐蚀行为有几点与大气暴晒试验下的行为相似。例如,大气中锈层中的硫,冬季在钢和锈层的界面上聚集成带状,春季或夏季扩展到整体锈层。然而据说在该试验中通过把干期的温度设定为20℃或者60℃,可以分别再现上述的分布。耐候钢的锈层由内外层组成,内层是裂纹少的非晶质层。外层用X射线鉴定是γ-FeOOH,内层用红外线光谱鉴定是a-FeOOH.SO2浓度高时,锈层中a-FeOOH增多。


 根据设计者说,这种试验法具有如下特征:首先可以用于耐候钢性能的确定;把电位不能够充分上升的材料定为不合格,已经被用来比较不同厂家的耐候钢。数据说明,Cu-P系的钢种虽然在工业地区试验中稳定化,可是在海岸假定试验中没有稳定化。因而,这种试验法可以用于海岸地区耐候钢的开发。


 并且,用这种试验法可以求出实用时的腐蚀量。如果把腐蚀速度设定为vμm/a,则和电位EmV(SCE)之间存在以下关系:


log v=1.183-0.004416 E


 在稳定化之前的腐蚀量(积分值)与大气暴晒试验的场合相当一致。在大气暴晒中减厚量P和暴晒期间t之间有如下关系:


log P=A+B log t


 在该试验的场合也是相同的。在发表的论文上用两对数坐标图比较了在几个欧洲城市中的大气暴晒结果和加速试验结果。例如,对于在Diüisseldorf的腐蚀,可读取约7倍的促进速度。未想到这种方法也能得到普及,但是在日本还没有被实际应用。耐候钢只要在JIS的成分范围内,在基本性能上就不会有问题。在接近某种程度的海岸地区,锈层是否稳定化虽然是必要的信息,然而这种试验法只能预测盐分过多时不能稳定化。在定量地给出了涉及氯离子、二氧化硫腐蚀的大气条件时,试验也不能够预知是否稳定化或者数十年后的减厚量,这可能是其不被利用的原因。