Неудачи испытаний на воздействие соляного тумана

 

Испытание в соляном тумане используется в качестве метода оценки коррозионной стойкости с 1939 года, что делает его одним из старейших стандартизированных методов, которым доверяют инженеры. Многие специалисты неверно интерпретируют как цель, так и результаты этой важнейшей оценки, несмотря на её широкое применение. Испытание в соляном тумане проводится с использованием 5%-ного раствора хлорида натрия в контролируемой среде и может длиться от 24 до более 1000 часов в зависимости от исследуемого покрытия.

Отделы контроля качества считают испытание в соляном тумане ценным инструментом в отраслях промышленности всех типов. Инженеры часто делают неверные выводы, пытаясь использовать его в качестве идеального показателя состояния грунта. Оцинкованные стальные детали с жёлтой пассивацией выдерживают около 96 часов, прежде чем появляется белая ржавчина. Детали из цинк-никелевого сплава выдерживают более 720 часов без образования красной ржавчины. Результаты лабораторных испытаний не всегда напрямую соответствуют полевым условиям. Испытание в соляном тумане ASTM B117 предполагает стандартизированные параметры, и непонимание этих требований часто приводит к ошибкам при испытаниях. Процедура испытаний, описанная в таких стандартах, как ISO 9227:2012, остаётся быстрой и доступной, но инженеры, не осознающие её ограничений, часто применяют её неправильно.

Непонимание цели испытания в соляном тумане

Самая большая проблема испытаний в соляном тумане заключается в том, что инженеры неправильно понимают их предназначение. В 1995 году Общество по защитным покрытиям (SSPC) установило, что испытания в соляном тумане по стандарту ASTM B117 дают «быстрый, но ненадёжный способ прогнозирования поведения покрытия». Это было не просто случайное наблюдение — исследования показывают, что соотношение между результатами испытаний в соляном тумане и реальным воздействием составляет около 0,11, что практически равносильно выбору случайного числа.

Соляной туман и реальная коррозия: почему это не одно и то же

Испытания в соляном тумане создают искусственную среду, не соответствующую условиям окружающей среды. Металлические покрытия в реальных условиях образуют защитные пассивные плёнки в засушливые периоды. Эти плёнки помогают противостоять коррозии. Постоянная влажность при испытаниях в соляном тумане предотвращает образование этого ключевого оксидно-карбонатного слоя. В камере также поддерживается постоянная температура 35°C, что ускоряет движение воды, кислорода и ионов по сравнению с изменяющимися условиями окружающей среды.

Почему испытания в соляном тумане не позволяют прогнозировать эксплуатационные характеристики

Стандарт ASTM B117 сам признаёт свои ограничения. В нём говорится, что «прогнозирование характеристик в естественных условиях редко коррелировало с результатами испытаний в соляном тумане при использовании их в качестве отдельных данных». Это происходит потому, что в испытании не используется ультрафиолетовое излучение, которое часто разрушает покрытия. Концентрация соли 5% также слишком высока — такие условия никогда не наблюдаются при обычном воздействии на открытом воздухе.

Распространенное злоупотребление контролем качества и валидацией продукции

Инженеры часто ошибочно используют результаты испытаний в соляном тумане при сравнении различных типов покрытий. В стандарте чётко указано, что сравнивать следует только «образцы, подготовленные одинаковым образом и подвергнутые воздействию одной и той же камеры». Испытание предназначено для контроля качества схожих покрытий, а не для сравнения различных систем, например, окрашенных и гальванизированных поверхностей. Изделия, успешно прошедшие это испытание, всё равно с удовольствием демонстрируют свои результаты в соляном тумане в маркетинговых материалах.

Неправильная настройка теста и условия в камере

Хорошие результаты теста зависят от правильного оборудования.ВечерНастройка и обслуживание. Люди часто совершают ошибки: используют водопроводную воду вместо дистиллированной, допускают загрязнение солевых растворов, пропускают калибровку и загружают слишком много образцов в камеру. Слишком густой или слишком разреженный соляной туман может вызвать неравномерную коррозию или чрезмерное образование луж, что искажает результаты.

Испытание в соляном тумане ASTM B117: требуемые параметры камеры

Стандарт устанавливает строгие правила: температура должна поддерживаться на уровне 35±2°C (95±3°F), а относительная влажность — от 95% до 100%. Расход тумана должен составлять от 1,0 до 2,0 мл в час на каждые 80 см² горизонтальной поверхности сбора, исходя из не менее чем 16 часов работы. Регулярная калибровка оборудования крайне важна, а температура должна проверяться и фиксироваться не реже одного раза в день.

Ошибки в диапазоне pH и концентрации соли

Часто забывают проверить pH собранного раствора, сохраняя его в пределах от 6,5 до 7,2. Для приготовления солевого раствора необходимо смешать 5±1 массовых частей хлорида натрия с 95 массовыми частями воды типа IV по спецификации D1193. Соль должна быть чистой — содержание примесей не более 0,3% по массе, а нехлоридных галогенидов — менее 0,1%. Содержание хлорида натрия в собранном растворе должно составлять 5±1 массовый процент.

Влияние неправильного расположения образца в камере

Положение образца существенно влияет на результаты испытаний. В стандарте ASTM B117 указано, что образцы должны быть закреплены под углом от 15° до 30° к вертикали, в идеале параллельно основному потоку тумана. Образцы не должны касаться друг друга или чего-либо ещё. Металлические детали, а капли солевого раствора с одного образца не должны попадать на другой. Неправильное расположение может всё испортить — плоский образец будет собирать больше соляных брызг и быстрее корродировать.

Неверная интерпретация результатов теста

Инженерам часто сложно правильно интерпретировать результаты испытаний в соляном тумане. Да, часто встречаются критические ошибки в интерпретации, которые приводят специалистов к ошибочным решениям по продукту и нереалистичным ожиданиям относительно характеристик материалов.

Предполагая, что более продолжительный тест означает лучшее покрытие

Многие люди ошибочно полагают, что дольше испытание на соляной туман Продолжительность срока службы автоматически означает лучшую коррозионную стойкость. При этом упускается из виду основополагающий факт: коррозионная стойкость зависит от состава материала и качества покрытия, а не только от длительности его эксплуатации в условиях испытаний. Испытания в соляном тумане позволяют сравнивать различные материалы, но не позволяют напрямую предсказать долговечность покрытия в грунте. Покрытия ведут себя совершенно по-разному. Гальваническое цинкование с жёлтой пассивацией обычно выдерживает 96 часов без образования белой ржавчины. Цинк-никелевые покрытия могут служить более 720 часов без образования красной ржавчины. Горячее цинкование представляет собой интересный случай. Оно может прослужить 75–100 лет в полевых условиях без обслуживания, но плохо показывает себя при испытаниях в соляном тумане.

Сравнение красной и белой ржавчины на цинковых покрытиях

Инженеры иногда упускают из виду разницу между индикаторами коррозии. Красная ржавчина проявляется в виде красновато-коричневого налёта на железных или стальных поверхностях и сигнализирует о продолжающейся коррозии, которая ослабляет целостность конструкции. Белая ржавчина иначе влияет на оцинкованные поверхности. Она выглядит как порошкообразное белое вещество (оксид цинка). Белая ржавчина не разъедает непосредственно металл под ней. Однако она повреждает защитное цинковое покрытие и повышает вероятность коррозии. В ходе испытаний основное внимание уделяется измерению времени до появления первой белой коррозии и последующему отслеживанию появления красной ржавчины на основном металле.

Игнорирование ползучести кромок и подрезов в образцах с надрезами

Важнейшая информация, полученная в результате надрезов на образцах, часто остаётся незамеченной. Испытуемые образцы обычно надрезаются острым лезвием по диагонали, чтобы обнажить основной металл. Образцы необходимо осмотреть на предмет наличия коррозионных подрезов, вызванных этими надрезами. Это показывает, насколько хорошо покрытия противостоят коррозии при повреждениях, подобных царапинам или другим повреждениям, образовавшимся при шлифовке. В некоторых испытаниях на покрытии делают крестообразную отметку для проверки ползучести или нитевидной коррозии. Отсутствие этих отметок означает, что вы не до конца понимаете свойства покрытия, особенно в плане предотвращения распространения коррозии с повреждённых участков.

Пренебрежение стандартными требованиями

Инженеры часто упускают из виду важные различия между стандартами испытаний на стойкость к соляному туману. Это упущение приводит к неверным результатам испытаний и неправильному использованию спецификаций. ASTM B117 и ISO 9227 могут выглядеть похожими, но считать их одинаковыми — значит элементарно не понимать, что требуется от каждого из них.

ISO 9227 и ASTM B117: ключевые различия

ASTM B117 рассматривает только нейтральный солевой туман. ISO 9227, однако, охватывает три различные испытательные среды: нейтральный солевой туман (NSS), солевой туман уксусной кислоты (AASS) и солевой туман уксусной кислоты, ускоренный медью (CASS). Эти стандарты различаются по нескольким параметрам. ISO 9227 требует, чтобы образцы располагались под углом от 15° до 25° от вертикали, в то время как ASTM B117 допускает угол от 15° до 30°. Температурный контроль в ISO 9227 более строгий и составляет 35±1°C по сравнению с 35±2°C в ASTM B117. Оба стандарта обычно используют 5% концентрацию солевого раствора, но их правила в отношении качества воды, требований к коррозионной активности и анализа солей существенно различаются.

Риски перекрестного загрязнения в камерах CASS и NSS

Инженеры совершают серьёзную ошибку, взаимозаменяемо используя испытательные камеры. Стандарт ISO 9227 чётко предостерегает от использования испытательных камер ASS или CASS для испытаний NSS из-за риска перекрёстного загрязнения. Стандарты ASTM напрямую не упоминают об этой проблеме. Самая большая проблема связана с остатками хлорида меди. Эти остатки очень трудно удалить после испытаний CASS, и они могут загрязнять последующие испытания. Это ставит под сомнение результаты испытаний, особенно если камеры используются для разных типов испытаний без надлежащей очистки.

Несоответствие отраслевым стандартам долговечности

Стандартные испытания в соляном тумане не подходят для определённых отраслей. Автомобильные детали должны проходить испытания по специальным стандартам, таким как GMW14872 (General Motors), CETP 00.00-L-467 (Ford) или SAE J2334. Материалы для аэрокосмической отрасли должны соответствовать различным стандартам, например, ASTM F2129. Стандарты каждой отрасли учитывают уникальные условия окружающей среды и коррозионную активность. Изделия могут пройти базовые испытания, но не пройти испытания на земле, поскольку стандартные испытания не соответствуют специфическим условиям окружающей среды, характерным для специализированных отраслей.

Заключение

Испытания в соляном тумане помогают инженерам принимать более обоснованные решения, но многие до сих пор не понимают, как правильно их применять. В этой статье рассматриваются распространённые ошибки, которые приводят к неверным результатам и неправильному выбору. Этот тест лучше всего подходит для контроля качества, а не для прогнозирования поведения материалов в реальных условиях. Коэффициент корреляции между результатами испытаний в соляном тумане и фактическим воздействием в полевых условиях составляет 0,11 — случайная вероятность.

Для корректной работы испытательной камеры необходим тщательный мониторинг. Результаты во многом зависят от поддержания температуры на уровне 35±2°C, использования правильной концентрации соли, поддержания уровня pH в диапазоне от 6,5 до 7,2 и правильного расположения образцов. Инженеры, пропускающие эти этапы, получают бесполезные данные, которые непригодны даже для контроля качества.

Для правильной интерпретации результатов испытаний требуется более глубокое понимание. Более продолжительные испытания не всегда гарантируют лучшее качество покрытия — разные материалы просто по-разному реагируют на соляной туман. Горячее цинкование отлично зарекомендовало себя в реальных условиях, но не очень хорошо показало себя при испытаниях в соляном тумане. Разница между красной и белой ржавчиной многое говорит о том, насколько хорошо покрытие защищает материал.

Такие стандарты, как ASTM B117 и ISO 9227, имеют свои специфические требования. ISO 9227 определяет три различные испытательные среды с более строгим контролем, чем ASTM. Многие забывают о перекрестном загрязнении между испытательными камерами, что может свести на нет весь тест.

Испытания в соляном тумане по-прежнему ценны при правильном применении. Инженеры, которые знают пределы его возможностей, придерживаются точных процедур и понимают значение результатов, могут получить полезные данные из этого старого метода испытаний. Успех приходит только тогда, когда мы готовы понять, что эти испытания могут и не могут рассказать нам о том, как материалы ведут себя в коррозионных условиях.

Часто задаваемые вопросы

В1. Какова основная цель испытаний на воздействие соляного тумана? Испытание в соляном тумане в первую очередь используется в качестве меры контроля качества для сравнения аналогичных покрытий или материалов. Оно не предназначено для прогнозирования реальных характеристик или сравнения разнородных систем покрытий.

В2. Как следует интерпретировать результаты испытаний на соляной туман? Результаты следует интерпретировать с осторожностью, учитывая, что более длительные испытания не обязательно свидетельствуют о лучшем качестве покрытий. Разные материалы по-разному реагируют на соляной туман, и результаты испытаний не имеют строгой корреляции с реальными характеристиками.

В3. Какие основные параметры необходимо поддерживать во время испытания на воздействие соляного тумана? К критическим параметрам относятся поддержание температуры в камере на уровне 35±2°C, использование 5% концентрации солевого раствора, поддержание pH в диапазоне от 6,5 до 7,2 и правильное позиционирование образцов (от 15° до 30° от вертикали для ASTM B117).

В4. Чем отличаются стандарты испытаний на стойкость к соляному туману? Такие стандарты, как ASTM B117 и ISO 9227, предъявляют различные требования. ISO 9227 охватывает три испытательные среды (NSS, AASS, CASS) с более строгими параметрами, в то время как ASTM B117 фокусируется на нейтральном солевом тумане. Они также различаются по позиционированию образцов и характеристикам контроля температуры.

В5. Каковы распространённые ошибки в интерпретации результатов испытаний на соляной туман? Распространённые ошибки интерпретации включают предположение, что более продолжительное испытание означает лучшее покрытие, игнорирование разницы между красной и белой ржавчиной в цинковых покрытиях, а также игнорирование ползучести кромок и подрезов на образцах с надрезами. Эти упущения могут привести к ошибочным выводам о свойствах материала.