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摘要：在介绍了金属腐蚀形态的的基础上，介绍了表征方法来对腐蚀形态进行模拟金属腐蚀的粗糙度，对自然锈蚀低碳钢构件除锈后，用TR300粗糙度测量仪分别测量其锈蚀表面轮廓，并对试验数据进行了分析和处理。结果表明，表面粗糙度对模拟金属点腐蚀具有重要的意义。
关键词：Q235钢;恒定湿热周浸循环法;锈蚀率;拟合
1引言
腐蚀形态主要分为全面腐蚀、局部腐蚀。全面腐蚀是指整个构件表面各处具有相同的腐蚀速率，截面尺寸均匀减薄的腐蚀;局部腐蚀主要是点蚀，是在金属表面局部形成一些小而深的孔洞，见图1所示。
腐蚀对结构造成的损伤是很严重的，有时甚至会导致工程事故的发生。2004年发生的莱芜钢铁股份有限公司特钢厂炼钢主厂房倒塌，2004年陕西重型机器厂铸钢车间倒塌和2005发生在俄罗斯丘索沃伊市的游泳馆钢结构顶棚坍塌，1965年美国一条输油管线因腐蚀破裂引起大火，造成17人死亡，1980年我国北海油田某采油平台发生腐蚀破坏，致使123人丧生等，这些事故起因都是由于构件的腐蚀造成的，其不仅给国家带来了巨大的经济损失，也造成了人员伤亡[1]。因此，如何对腐蚀后的构件进行安全性评估，已成为各国学者研究的一个重要课题。
2 问题的提出
全面腐蚀因为是截面尺寸的均匀减薄，在评定时可以直接对构件截面进行折减，局部腐蚀因为是局部构件截面损失，常引起应力集中，如直接对构件截面进行折减，将影响到构件的安全，同时点蚀深度、形状、位置、数量具有很大的随机性，因此，如何评定点蚀对结构安全性能的影响是评估中的重点，而点蚀的表征方法是评估点蚀的一个难点工作，因此，国内外学者针对点蚀做了大量的研究工作。
3 表征方法的提出
Gumbel最早开发了表征点蚀深度分布的极值统计方法[2];文献[3，4]采用预测自然灾害的极值统计方法来研究最大坑蚀深度，发现符合Gumbel第一型极值分布规律;文献[5，6]在实验室对钝态不铸钢坑腐蚀试验的结果， 进行统计理论分析， 表明坑蚀最大深度的分布符合极值I型分布规律;文献[7]对实验室坑蚀数据进行分析，提出用Logistic模型来处理坑蚀数据，并用数据表明其优于极值I型分布规律;文献[8，9]研究表明钢筋表面最大坑蚀深度与均匀锈蚀深度的比值变化范围在4-10之间。
文献[10，11]通过试验分析了锈蚀钢筋的力学性能，采用了截面损失率和最大截面损失率来考虑点蚀影响。
文献[12]给出了点蚀评定办法，把蚀坑分为七类，见图2所示。
以上这些研究主要是针对最大点蚀深度统计规律，或者直接用平均截面损失率或最大截面损失率来表征局部腐蚀，而通过对腐蚀后的力学性能的试验研究，尤其疲劳性能，发现影响其性能的有蚀坑形状、尺寸、深度，还有表面粗糙度、厚度、材料等等[13] ，因此，用最大点蚀深度或平均截面损失率、最大截面损失率并不能很好的表征局部锈蚀。
表面粗糙度是指加工面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状，用来描述机械铸造表面质量的，通过二维表面粗糙度仪可测出机械表面的粗糙度，即机械表面二维轮廓线，类似波浪，然后通过参数：轮廓中心线Ra、轮廓谷深Yv、轮廓高度Yp、轮廓单峰平均间距S等等来评估机械表面加工质量对机械性能的影响[14]。
粗糙度可以描述金属表面几何形状，而锈蚀构件除锈后其表面局部锈蚀引起的蚀坑形状也是具有一定几何形状的，因此可以利用粗糙度理论对腐蚀后的表面进行分析，即可以利用粗糙度做为金属和合金点蚀的表征方法。
轮廓中心线Ra为损失后的截面平均值，轮廓谷深Yv为点蚀深度与轮廓中心线Ra之间距离;轮廓最大谷深Rm即为最大点蚀深度与轮廓中心线Ra之间的距离;轮廓高度Yp为蚀坑边缘与轮廓中心线Ra的距离;轮廓最大高度Rp即为截面损失最小处与轮廓中心线Ra的距离;相邻轮廓高度之间距离为点蚀尺寸，从而把点蚀与粗糙度很好地进行了结合。
4 试验研究及分析
从自然锈蚀低碳钢构件上切取部分，加工成拉伸标准试件，一组，共3个试件，在加入缓冲剂的12%（质量比）的盐酸溶液中浸泡20-30分钟后，用钢丝刷清除表面锈蚀产物，除锈前后的试件如图3、图4。
清水冲洗干净后，用TR300粗糙度测量仪分别测量其锈蚀表面轮廓，见图5。
5 结论
金属的锈蚀在一般大气条件是一个漫长的过程，金属腐蚀生锈后，其表面具有点蚀的重要特征，其一般具有窄浅、椭圆、宽浅等特征，采取一般的方法不能准确描述金属腐蚀特征，而通过利用粗糙度理论对腐蚀后的表面进行分析，即可以利用粗糙度做为金属和合金点蚀的表征方法，对实际工程具有重要的理论及指导意义。
参考文献
[1]潘典书. 锈蚀钢结构构件受弯承载性能研究. 硕士学位论文， 2009.6
[2]Gumbel，E.J. Statistical Theory of Extreme Values and Some Practical Applications. Mathematics Series 33， Washington ，D.C.， National Bureau of Standards，1954.
[3] Aziz P M. Corrosion， 1956，12：495
[4] Eldredge C G. Corrosion，1957，13：52
[5]张九渊，卢建树，吴国章等. 应用统计理论中的极值分布对钝态金属小孔腐蚀的研究. 浙江工学院学报， 1991.4： 1-7
[6]张九渊，卢建树，吳国章等. 不锈钢小孔腐蚀统计规律的研究. 金属科学与工艺，1992.6： 13-16
[7]张九渊，卢建树，洪明庚等. 孔蚀统计规律的对比研究. 中国腐蚀与防腐学报，1994.6： 161-167
[8] K. Tuutti. Corrosion of steel in Concrete ，Swedish Cement and Concrete Research Institute，Fo 4.82. Stockholm，1982
[9] J. A. Gonzalez， C. Andrade， C. Alonso， and S. Feliu. Comparision of Rates of General Corrosion and Maximum Pitting Penetration on Concrete Embedded Steel Reinforcement. Cement and Concrete Research， 1995，25（2）：257-264
[10]安琳，欧阳平，郑亚明. 锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响. 东南大学学报， 2005， 11
[11]惠云玲，林志伸，李荣. 锈蚀钢筋性能试验研究分析[J ]. 工业建筑， 1997， 27（6）： 10 13.
[12]中华人民共和国国家标准. 金属和合金的腐蚀 点蚀评定方法（GB/T 18590-2001）
[13] Kimberli Jones ， David W. Hoeppner. Prior corrosion and fatigue of 2024-T3 aluminum alloy. Corrosion Science 48 （2006） 3109–3122.
[14]陈捷，毕林丽，姜丽. 铸造表面粗糙度. 机械工业出版社，1993.7
第一作者：闫玉萍 女 197209 高级工程师，，主要从事钢结构的研究与分析，
郑州铁路职业技术学院 郑州 450002
关键词：Q235钢;恒定湿热周浸循环法;锈蚀率;拟合
1引言
腐蚀形态主要分为全面腐蚀、局部腐蚀。全面腐蚀是指整个构件表面各处具有相同的腐蚀速率，截面尺寸均匀减薄的腐蚀;局部腐蚀主要是点蚀，是在金属表面局部形成一些小而深的孔洞，见图1所示。
腐蚀对结构造成的损伤是很严重的，有时甚至会导致工程事故的发生。2004年发生的莱芜钢铁股份有限公司特钢厂炼钢主厂房倒塌，2004年陕西重型机器厂铸钢车间倒塌和2005发生在俄罗斯丘索沃伊市的游泳馆钢结构顶棚坍塌，1965年美国一条输油管线因腐蚀破裂引起大火，造成17人死亡，1980年我国北海油田某采油平台发生腐蚀破坏，致使123人丧生等，这些事故起因都是由于构件的腐蚀造成的，其不仅给国家带来了巨大的经济损失，也造成了人员伤亡[1]。因此，如何对腐蚀后的构件进行安全性评估，已成为各国学者研究的一个重要课题。
2 问题的提出
全面腐蚀因为是截面尺寸的均匀减薄，在评定时可以直接对构件截面进行折减，局部腐蚀因为是局部构件截面损失，常引起应力集中，如直接对构件截面进行折减，将影响到构件的安全，同时点蚀深度、形状、位置、数量具有很大的随机性，因此，如何评定点蚀对结构安全性能的影响是评估中的重点，而点蚀的表征方法是评估点蚀的一个难点工作，因此，国内外学者针对点蚀做了大量的研究工作。
3 表征方法的提出
Gumbel最早开发了表征点蚀深度分布的极值统计方法[2];文献[3，4]采用预测自然灾害的极值统计方法来研究最大坑蚀深度，发现符合Gumbel第一型极值分布规律;文献[5，6]在实验室对钝态不铸钢坑腐蚀试验的结果， 进行统计理论分析， 表明坑蚀最大深度的分布符合极值I型分布规律;文献[7]对实验室坑蚀数据进行分析，提出用Logistic模型来处理坑蚀数据，并用数据表明其优于极值I型分布规律;文献[8，9]研究表明钢筋表面最大坑蚀深度与均匀锈蚀深度的比值变化范围在4-10之间。
文献[10，11]通过试验分析了锈蚀钢筋的力学性能，采用了截面损失率和最大截面损失率来考虑点蚀影响。
文献[12]给出了点蚀评定办法，把蚀坑分为七类，见图2所示。
以上这些研究主要是针对最大点蚀深度统计规律，或者直接用平均截面损失率或最大截面损失率来表征局部腐蚀，而通过对腐蚀后的力学性能的试验研究，尤其疲劳性能，发现影响其性能的有蚀坑形状、尺寸、深度，还有表面粗糙度、厚度、材料等等[13] ，因此，用最大点蚀深度或平均截面损失率、最大截面损失率并不能很好的表征局部锈蚀。
表面粗糙度是指加工面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状，用来描述机械铸造表面质量的，通过二维表面粗糙度仪可测出机械表面的粗糙度，即机械表面二维轮廓线，类似波浪，然后通过参数：轮廓中心线Ra、轮廓谷深Yv、轮廓高度Yp、轮廓单峰平均间距S等等来评估机械表面加工质量对机械性能的影响[14]。
粗糙度可以描述金属表面几何形状，而锈蚀构件除锈后其表面局部锈蚀引起的蚀坑形状也是具有一定几何形状的，因此可以利用粗糙度理论对腐蚀后的表面进行分析，即可以利用粗糙度做为金属和合金点蚀的表征方法。
轮廓中心线Ra为损失后的截面平均值，轮廓谷深Yv为点蚀深度与轮廓中心线Ra之间距离;轮廓最大谷深Rm即为最大点蚀深度与轮廓中心线Ra之间的距离;轮廓高度Yp为蚀坑边缘与轮廓中心线Ra的距离;轮廓最大高度Rp即为截面损失最小处与轮廓中心线Ra的距离;相邻轮廓高度之间距离为点蚀尺寸，从而把点蚀与粗糙度很好地进行了结合。
4 试验研究及分析
从自然锈蚀低碳钢构件上切取部分，加工成拉伸标准试件，一组，共3个试件，在加入缓冲剂的12%（质量比）的盐酸溶液中浸泡20-30分钟后，用钢丝刷清除表面锈蚀产物，除锈前后的试件如图3、图4。
清水冲洗干净后，用TR300粗糙度测量仪分别测量其锈蚀表面轮廓，见图5。
5 结论
金属的锈蚀在一般大气条件是一个漫长的过程，金属腐蚀生锈后，其表面具有点蚀的重要特征，其一般具有窄浅、椭圆、宽浅等特征，采取一般的方法不能准确描述金属腐蚀特征，而通过利用粗糙度理论对腐蚀后的表面进行分析，即可以利用粗糙度做为金属和合金点蚀的表征方法，对实际工程具有重要的理论及指导意义。
参考文献
[1]潘典书. 锈蚀钢结构构件受弯承载性能研究. 硕士学位论文， 2009.6
[2]Gumbel，E.J. Statistical Theory of Extreme Values and Some Practical Applications. Mathematics Series 33， Washington ，D.C.， National Bureau of Standards，1954.
[3] Aziz P M. Corrosion， 1956，12：495
[4] Eldredge C G. Corrosion，1957，13：52
[5]张九渊，卢建树，吴国章等. 应用统计理论中的极值分布对钝态金属小孔腐蚀的研究. 浙江工学院学报， 1991.4： 1-7
[6]张九渊，卢建树，吳国章等. 不锈钢小孔腐蚀统计规律的研究. 金属科学与工艺，1992.6： 13-16
[7]张九渊，卢建树，洪明庚等. 孔蚀统计规律的对比研究. 中国腐蚀与防腐学报，1994.6： 161-167
[8] K. Tuutti. Corrosion of steel in Concrete ，Swedish Cement and Concrete Research Institute，Fo 4.82. Stockholm，1982
[9] J. A. Gonzalez， C. Andrade， C. Alonso， and S. Feliu. Comparision of Rates of General Corrosion and Maximum Pitting Penetration on Concrete Embedded Steel Reinforcement. Cement and Concrete Research， 1995，25（2）：257-264
[10]安琳，欧阳平，郑亚明. 锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响. 东南大学学报， 2005， 11
[11]惠云玲，林志伸，李荣. 锈蚀钢筋性能试验研究分析[J ]. 工业建筑， 1997， 27（6）： 10 13.
[12]中华人民共和国国家标准. 金属和合金的腐蚀 点蚀评定方法（GB/T 18590-2001）
[13] Kimberli Jones ， David W. Hoeppner. Prior corrosion and fatigue of 2024-T3 aluminum alloy. Corrosion Science 48 （2006） 3109–3122.
[14]陈捷，毕林丽，姜丽. 铸造表面粗糙度. 机械工业出版社，1993.7
第一作者：闫玉萍 女 197209 高级工程师，，主要从事钢结构的研究与分析，
郑州铁路职业技术学院 郑州 450002