尽管实际中的腐蚀现象多为非均匀腐蚀,但研究过程中多采用均匀腐蚀深度量化总体腐蚀进程,根据各试件的失重测试结果,计算与之对应的均匀腐蚀深度,计算方法为[8,10]
式中:du(k,t)表示加速腐蚀t小时之后第k根试件的均匀腐蚀深度,ρ为镀层密度,Δm为质量损失,m(k,t0)、m(k,t)分别表示初始质量及腐蚀后质量,用于考虑腐蚀产物清洗过程对失重的影响,n为参比试样数量,A(k,t)为试样表面积,D(k,t)、L(k,t)分别为直径与长度.
两种镀层高强钢丝的均匀腐蚀分析结果如图3,根据单位面积镀层质量推算的镀层厚度,通过失重水平换算均匀锈蚀深度,二者数值相等时即为镀层被完全锈蚀的临界时长,镀锌层与Galfan镀层被消耗完的临界时长分别约为336 h、1 088 h.通过拟合分析,得到两种镀层均匀腐蚀深度与加速腐蚀时长的关系为
式中:duZn(t)、duGal(t)分别表示镀锌层及Galfan镀层的均匀腐蚀深度.根据图2及式(2),镀锌层均匀腐蚀深度随时间延长近似呈线性增长趋势,Galfan镀层腐蚀深度随时间延长呈抛物线增长趋势.
为明确加速腐蚀时长与真实环境腐蚀时长的换算关系,最有效的方法为将图3所示均匀腐蚀深度与暴露试验结果进行对比,考虑到暴露试验在短期内难以开展,将试验结果与Marder等[16]、Aoki等[17]得到的暴露试验研究结果进行对比,经对比发现,对于镀锌层,加速腐蚀试验1 h分别相当于工业污染环境0.022年以及乡村环境0.088年,对于Galfan镀层,加速腐蚀试验1 h分别相当于工业污染环境0.018~0.024 a以及乡村环境0.033~0.052 a.
图3 两种镀层均匀腐蚀过程对比分析
Fig.3 Comparison analysis of uniform corrosion process of two kinds of coatings