摘要：大气腐蚀图描述了给定地域金属及金属镀层在大气环境中的腐蚀严酷度，可为装备钢结构的保护措施和长期维修方案的制定提供参考。国内外已绘制了很多大气腐蚀图，但由于国内相关人员对腐蚀图不甚了解，阻碍了大气腐蚀图在装备环境适应性设计中的应用。简要介绍了5类典型大气腐蚀等级图的绘制。

关键词：金属；金属镀层；大气腐蚀；大气腐蚀图；环境适应性

我国已绘制了多幅大气腐蚀图，但装备研制各环节的相关人员（如设计人员、环境试验人员等）对大气腐蚀图的认识还很模糊。如认为腐蚀图只对钢、铝、锌、铜裸金属的大气腐蚀评估有用，认为大气腐蚀图只有等高图，认为国外腐蚀图的分辨率远高于我国腐蚀图等。这些模糊认识极大地阻碍了大气腐蚀图在装备环境适应性设计中的应用。因此，有必要了解大气腐蚀图的原理和绘制过程。

国外绘制了很多全国性或区域性的大气腐蚀图，如不列颠诸岛大气腐蚀图、南澳大利亚LowerMurray区腐蚀图、巴塞罗纳市腐蚀图、挪威Sulitelma镇大气腐蚀图、瑞士大气腐蚀图、前苏联乡村大气腐蚀图、西班牙无污染大气腐蚀图、美国城市大气腐蚀图、拉丁美洲大气腐蚀图等。国内腐蚀图主要有：沈阳市大气腐蚀图、辽宁省大气腐蚀图、海南省大气腐蚀图、宁波地区大气腐蚀图、湛江地区大气腐蚀图、漳浦地区大气腐蚀图以及低污染大气腐蚀图等。笔者按时问顺序介绍了几类典型腐蚀图。

1 不列颠诸岛腐蚀图

英国早在20世纪60年代就绘制了不列颠诸岛大气腐蚀图。

1）小规模锌罐暴露试验

1965年12月至1966年6月，分批将400个小锌罐试样发往全国1O0个试验点，每个试验点有4个试样，用磁铁将小锌罐固定在当地的电线铁塔离地面5 m的位置进行暴露试验。1 a后收回了382个罐，采用10％的醋酸溶液去除腐蚀产物，计算出锌罐的腐蚀失重。锌罐的尺寸与成分表1。

表1 锌罐试样的尺寸与材料成分及质量分数

2）建立环境要素观测站记录大气环境因素

根据上述初步试验结果，英国建立了732个气象因素观测站和629个大气污染（烟尘和SO2）检测站，坚持每天观测相关的环境要素。气象观测站主要观测温度、湿度、风向、风速、云量、降雨量、太阳辐射、能见度等。只有2个观测站坚持记录所有气象 素，且配备气象专业人员进行观测；其余观测站只观测部分气象要素，且观测人员不是气象专业人员。

3）大规模锌罐暴露试验

英国共建立了1 361个环境要素观测站，每个观测站除了观测环境要素外还在观测站附近设置1个或数个试验点进行锌罐的暴露试验，共有3182个暴露点，暴露试验为期4 a，试验后去除腐蚀产物并计算出锌罐的腐蚀失。

4）数据处理

采用四角法将试验结果平均划分为10个区，使每个区的数值代表各自10 k㎡ 区域的平均值，将结果表达成网格 ，放在另一张以相同标尺画成的图上分段比较。后者是与许多其他数据相关的，例如人口密度、地貌、工业分布、湿度、降雨量等。比较这2张图，可得到用大气污染要素来评价的实验结果。

2 中国飞机结构腐蚀分区

周浠沅通过统计我国153个地区的润湿时问，按表2的等级将我国金属大气腐蚀分为5个区域，分区情况见表3。

表2 铝、铁腐蚀分级

表3 中国金属腐蚀分区

润湿时问统计方法 ：

1）温湿度分级与温湿度组合。将温度划分5级：<20℃，20 ～25℃，25～30℃，30～35℃，>35℃；将相对湿度划分为4级：<70％ ，70％ ～80％，80％ ～90％ ，> 90％ 。

2）温湿度组合时问统计。金属材料存温度低于20℃、相对湿度低于70％的环境中的大气腐蚀较低，可以略去；其余4个温度等级、3个湿度等级可构成l2个温湿度组合。至少收集当地1 a的温湿度日记时值数据，统计H。这12个温湿度组合条件的年小时数。

3）腐蚀电流测试及折算系数的计算

测试铝和铁金属材料在上述12种温湿组合条件下的腐蚀电流Ic，同时测试铝和铁金属材料在40℃，90％温湿组合条件下的腐蚀电流Io；折算系数α=Ic／Io ，不同材料、不同组合条件的折算系数是不一样的。对每种金属可获得l2个折算系数。

4）润湿时间的计算。各种温湿度组合条件的折算系数与相应的年小时数之积的和即为该材料在当地的年润湿时间，计算出各年的润湿时间后求平均值即为年均润湿时间

5）腐蚀分级。根据润湿时间的分布情况进行分级，分级结果见表3。

6）腐蚀分区。按表2的分级将我国153个地区分成5个等级，并计算各等级下所有地区的润湿时间的平均值进行分区，分区结果见表3。

3 沈阳市大气腐蚀图

沈阳市位于我国东北地 ，年平均气温较低，是典型的温带半湿润区季风型大陆气候。沈阳市工业污染较大，材料的大气腐蚀较严重。中国科学院金属腐蚀与防护研究所根据A3钢2 a的腐蚀率绘制了沈阳市大气腐蚀图 ，如图1所示。

图1沈阳市大气腐蚀图

此腐蚀图的绘制方法如下。

1）绘制依据。根据A3钢大气腐蚀速率绘制大气腐蚀图。

2）确定绘图区域。沈阳市市区164 k㎡ 范围。

4）试验样品。A3钢热轧板，试片尺寸为100mm × 50mm × 2.5mm，ω（C）=0.078％，ω（Si）<0.10％，ω（Mn）=0.38％，ω（P）<0.O1％ ，ω（s）=0.042％ ，余量为Fe。

5）试验方法。将清洗并称重后的试片固定在特制的挂片架上。悬挂在距地面3m高处。试片面朝正南，并与水平面呈45°仰角。暴露2 a后，去除腐蚀产物，计算腐蚀率。将各试验点A3钢的腐蚀速率，标注在市区平面图的相应点位上，用内插法绘制出腐蚀速率等值线，得到沈阳市大气腐蚀图。

4 瑞士大气腐蚀图

瑞十联邦材料试验研究实验室的D.REISS，B.RIHM，C.TH0 NI等绘制了瑞士全国的铜和锌大气腐蚀图 ，如图2—3所示。

图2 瑞士铜大气腐蚀图

图3 瑞上锌大气腐蚀图

其绘制方法如下。

1）金属户外暴露试验。在瑞士全国8个典型地区暴露铜、锌，暴露一段时间后采用化学除锈的方法去除腐蚀产物，计算金属的腐蚀率，同时监测SO2，O3的浓度和降雨量。测试结果见表4。

表4 铜和锌在各试验点的历年户外暴露结果及环境参数

2）环境参数数据的收集与处理。从全国各相关

测试站收集环境参数数据，并建立相应的回归方程。环境参数类别有：温度（θ）、相对湿度（RH）、降雨量（Rain）、阿尔卑斯山南北部的SO 和O，纬度、海拔高度、相对高度、测试点800 m范同内住宅和工业建筑的面积。回归结果见表5。

表5 瑞士全国环境参数处理结果

3）建立剂量响应函数。对金属腐蚀数据和环境参数数据进行多元线性回归分析，建立锌、铜的剂量响应函数，同时对比分析文献上的锌的响应函数，建立的响应函数见表6。

表6 金属锌、铜的剂量响应函数

4）腐蚀图绘制。绘制腐蚀率图前，先要绘制SO2，O3 以及温湿度的基础分布图，再根据剂量响应函数绘制腐蚀图。SO2 和O3 的分布图绘制方法为：1）空间分辨率满足要求的全国性数值地图；2）应用回归方程计算每个单元的参数，画出趋势图；3）如果监测站点很多，采用距离倒数加权法，在各监测站点问进行残差插值，绘制残差图，用该残差图校正趋势图。

温度和相对湿度的插值方法为：1）高度对温湿度的影响，可通过回归方法进行校正；2）坐标系统变换：将与阿尔卑斯山走向平行的坐标乘以0.8；3）以地平面的数据进行内插；4）坐标系统、高度函数反向变换；5）局部校正。

本腐蚀图的分辨率一般设为250 m X 250 m栅点。

5 我国低污染环境大气腐蚀图

兵器工业第五九研究所根据全国气象台站的温湿度4次日记数据绘制了我国低污染环境的大气腐蚀图。

大气腐蚀图绘制方法如下。

1）收集全国各气象台站的温湿度4次日记数据，并进行必要的数据整理。

2）按下列公式计算各气象台站的年润湿时问。

式中：trow为年润湿时间，h;trow（i,j）为1 a中第i天第j时刻的润湿时间，当温度>0℃和相对湿度>80％时，trow（i,j）=6h，否则trow(i,j)=0；

3）按ISO 9223标准分级。当空气中的SO2和Cl-的沉降速率分别小于35mg/(㎡·d)，60mg/(㎡·d)时，大气环境的腐蚀性就只与润湿时间有关I 。润湿时间分级与标准金属腐蚀率的对应关系见表7。

表7 标准金属在不同润湿时间的腐蚀率

4）绘制腐蚀图。以小网点在地图上标识各气象台站的地理位置，以小圆点的颜色标识各气象台站的腐蚀等级，采用数据库编程技术绘制大气腐蚀图，实现对各气象台站大气腐蚀等级的查阅。

6 结语

综上所述，绘制大气腐蚀图所要求的数据可以是金属腐蚀率也可以是环境因素，所采用的环境因素也可各不相同。大气腐蚀图可以表示为腐蚀等值线图、腐蚀点阵图、腐蚀区域图。绘制大气腐蚀图的数据量可多可少，但数据量越大，腐蚀图的准确性越高。国外一些腐蚀图的分辨率不同，如瑞士大气腐蚀图为250 m×250 m；不列颠诸岛大气腐蚀图为l0km×10 km、挪威Sulitelma市大气腐蚀图为5 km×5km。总之，不同的腐蚀图技术参数与指标不相同，引用相关腐蚀图时要分清。

参考文献：

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