大氣腐蝕試驗標準中相對濕度和溫度控製的考慮

在標準中定義(yi) 溫度和相對濕度的困難

      關(guan) 於(yu) 溫度和相對濕度，標準都是怎麽(me) 寫(xie) 的？ISO 16151說明如下：“使用合適的係統保持試驗箱體(ti) 及其中試樣在規定的溫度和濕度條件下。在距離試驗箱壁大於(yu) 100mm的位置測量溫度。"ISO 9227中的描述與(yu) 此非常類似。盡管ISO要求說明了試驗箱壁絕緣層設計不良或其中含有加熱器時可能產(chan) 生問題，如下麵討論的，並未提到溫度和相對濕度測量的複雜性。ASTM B117和ASTM G85對溫度控製和測量的說法相同：“每個(ge) 設置值及其誤差代表試驗箱中某個(ge) 位置在平衡條下件的操作控製點，而並不代表試驗箱中測試參數的均勻性……"

      ASTM略有提及在定義(yi) 腐蝕試驗條件時麵臨(lin) 的挑戰，但並未直接說明。換言之，試樣周圍變化的微氣候給所有循環腐蝕試驗帶來了溫度和相對濕度測量問題。例如，在幹燥測試中，潮濕試樣和空氣交界的地方相對濕度不可避免地接近100%。但是，在距離試樣表麵幾毫米的地方，相對濕度較低。此外，接近試驗箱壁並遠離潮濕表麵的位置相對濕度也較低。以上事實告訴了試驗箱製造商，安裝傳(chuan) 感器是一個(ge) 複雜的問題。

      當人為(wei) 地在一個(ge) 大房間而不是設計精良的試驗箱中進行循環腐蝕試驗時，此問題會(hui) 變得更加嚴(yan) 重。很多汽車循環腐蝕方法的開發就是如此，如GMW 14872。在這種情況下，相對濕度傳(chuan) 感器可能距離試樣之間潮濕微氣候一米開外甚至更遠，且室內(nei) 空氣循環程度不如傳(chuan) 統試驗箱。於(yu) 是導致室內(nei) 測量和在試樣附近測量得到的結果存在差異。

      盡管GMW 14872和大部分國際標準回避討論相對濕度的測量位置和方法，沃爾沃還是在VCS 1027.149中提供了一些指南，“加速腐蝕試驗：大氣腐蝕。"與(yu) ISO標準不同，沃爾沃直接說明了試驗箱絕緣壁問題，而不是規定了安裝傳(chuan) 感器的最小距離。它還說，“環境試驗箱應配備均勻有效的分布空氣的裝置，以保證試驗箱中的溫度和濕度變化較小。"經驗豐(feng) 富的讀者認為(wei) 使用“應"和“小"等詞，意味著該陳述不是強製要求，而是希望達到的條件。在這種情況下，撰寫(xie) 者明白在試驗期間會(hui) 產(chan) 生微氣候，因此，有必要避免實際上無法達到的均勻性要求。該標準還說，“濕度和溫度傳(chuan) 感器應體(ti) 現出每個(ge) 試驗區的氣候條件。"使用“體(ti) 現"一詞，好像是故意不精確，因為(wei) 它意識到在試驗期間變化的微氣候條件環境中進行測量的複雜性。此外，它還暗示有多種方法可以放置傳(chuan) 感器以得到試驗箱溫度和相對濕度。

      這把我們(men) 引到了一個(ge) 有關(guan) 相對濕度傳(chuan) 感器的話題和在腐蝕環境中測量相對濕度麵臨(lin) 的難題。現代相對濕度傳(chuan) 感器技術名稱為(wei) “濕度計"，使用電阻和電容技術測量空氣中的水分。對探頭的準確性和防腐蝕的權衡中，往往破壞了測量。它們(men) 中沒有一個(ge) 能夠耐受腐蝕條件。而防止傳(chuan) 感器腐蝕是試驗箱設計中的一個(ge) 重要因素，因為(wei) 腐蝕溶液會(hui) 降低測量的準確性並導致這些（有時）昂貴的傳(chuan) 障感器出現故。一些製造商設計出了更加聰明的機製，在使用腐蝕溶液期間取出傳(chuan) 感器，以改善相對濕度傳(chuan) 感器的耐用性。此類係統麵臨(lin) 著設計的複雜性，以及結合箱體(ti) 中多變的微氣候，如何確定傳(chuan) 感器的位置。

      像沃爾沃此類腐蝕標準很少見，因為(wei) 它們(men) 描述了傳(chuan) 感器的類型，稱“使用設計用於(yu) 測量高濕度水平的濕度計，如優(you) 質濕度傳(chuan) 感器或鍍金鏡露點計。"第二種無法用於(yu) 腐蝕試驗箱，但是很多試驗箱製造商使用濕球/幹球溫濕度計，因為(wei) 其準確度高且易於(yu) 校準。這項技術是在數個(ge) 世紀前開發出來的，使用兩(liang) 個(ge) 溫度計，一個(ge) 保持幹燥，測量空氣溫度溫，而另一個(ge) 上麵有吸濕“襪"以保持其在測量期間濕潤。由於(yu) 水汽蒸發，導致濕球溫度讀數較幹球溫度計的溫度讀數低。

      通過比較這兩(liang) 個(ge) 溫度並借助完善的濕度圖，就可以比較準確地確定空氣的相對濕度。這些濕度計要求氣流流過濕球和幹球，以促進蒸發。懸掛式濕度計需要用戶在頭頂周圍搖擺以完成測量。將此係統用於(yu) 腐蝕試驗箱中時，有兩(liang) 個(ge) 因素使測試變得複雜。第一，幹球溫度計必須保持幹燥且濕球襪必須保持濕潤、清潔且無鹽。第二，必須在保持有足夠的氣流流經濕球以促進蒸發的前提下實現第一點。因此，試驗箱製造要麽(me) 清洗濕球中的鹽並保持幹球幹燥，要麽(me) 避免濕球和幹球處在腐蝕的環境中。而且，涉及到試驗箱中的微氣候，傳(chuan) 感器的安裝位置一直是個(ge) 問題。ASTM使用“代表"一詞解決(jue) 此問題，而沃爾沃采用“體(ti) 現"。在循環腐蝕試驗期間，試驗箱空氣每分鍾交換數次，試驗箱最終達到平衡條件。這使得試驗箱空氣出口成為(wei) 測量試驗箱工作狀態的理想位置。

這座位於(yu) 奧地利薩爾茨堡市的19中後期氣象站，在2007年被選為(wei) 曆史地標。右圖為(wei) 其顯示相對濕度的側(ce) 麵。這個(ge) 時代的濕度計常常用人類頭發的張力度量，頭發的張力會(hui) 根據空氣中的濕氣含量不同而改變。

腐蝕標準中的相對濕度條件：需要些什麽(me) ？

      我們(men) 已經討論了在循環腐蝕試驗中試驗箱工作狀態的複雜性及用於(yu) 測量溫度和相對濕度的各種技術，現在，我們(men) 可以延伸到汽車循環試驗。這些試驗的一個(ge) 共同特征是GMW 14872稱為(wei) “環境階段"的，它是溫度和相對濕度控製室中開發的測試循環的一部分。此階段的溫度為(wei) 25±3°C且相對濕度為(wei) 45±10%。福特和大眾(zhong) 的環境階段溫度為(wei) 23°C、相對濕度為(wei) 50%，采用的誤差不同。混淆和一些分歧的來源是設計用於(yu) 進行這些試驗的腐蝕試驗箱是否必須能夠控製相對濕度。此回答取決(jue) 於(yu) 安裝試驗箱的實驗室是否可以可靠的滿足規定的條件。

      如果將實驗室精確控製到標準所列環境條件，則可以通過打開試驗箱蓋子或循環室內(nei) 空氣到箱內(nei) 試樣上等方式，將試樣暴露在這些條件中，從(cong) 而實現試驗箱內(nei) 外的平衡，這樣就無需調整和控製試驗箱內(nei) 相對濕度。但是，將實驗室條件控製到這些實驗要求的精確度的少之又少，尤其是在腐蝕試驗中。因此，一種實際的做法是，在試驗箱中控製相對濕度來取代環境多變的實驗室，這在市場是有必要的。此外，此標準還通過測量腐蝕樣片的質量損失，以證明采取良好的控製措施是有必要的，以達到要求的質量損失。在一些腐蝕試驗中，正確地控製相對濕度非常重要，所以使用標準腐蝕板仍是一個(ge) 趨勢。

      針對這些多變的實驗室條件，試驗箱製造者在設計試驗箱時麵臨(lin) 的一大難題是，在很多環境中，很難達到環境階段所要求的溫度和相對濕度。例如，如果實驗室的溫度控製在25°C且相對濕度上升到60%（如在夏季月份，室外露點比較高的時候），進入腐蝕試驗箱中的空氣必須除濕以達到要求的45±10%的相對濕度。如果實驗室溫度達到29°C，則必須冷卻空氣，以達到“環境"條件。因為(wei) 這些原因，很多試驗箱製造商設計了製冷機和除濕係統以實現要求的條件。

      汽車循環腐蝕試驗的最佳實驗室規範或許就是，不論標準是否特別要求，都使用有相對濕度控製功能且有空氣冷卻和除濕係統的試驗箱。這樣可以保證最佳試驗重複性和再現性。

試驗標準：前路展望

      循環腐蝕試驗已經有一個(ge) 世紀的曆史，相對而言，相對濕度控製是一個(ge) 比較新的功能。與(yu) 很多領域一樣，標準和在售試驗設備功能之間存在一定的平衡。試驗箱製造商和標準撰寫(xie) 者必須並肩齊驅。幾十年來，雙方已經開發出了在設備中無相對濕度控製的方法，但是越來越多的汽車OEM廠商認為(wei) 這種測試方法不可靠。隨著越來越多的具有相對濕度控製的設備進入市場，標準撰寫(xie) 者還必須將試驗方法現代化，以利用更好的試驗技術，同時保持硬件中性標準，以便市場公開競爭(zheng) 。

Q-FOG CRH循環腐蝕鹽霧箱可進行相對濕度控製。

結論

      在本文中，我們(men) 討論了腐蝕試驗箱中相對濕度測量和控製的一些難題及之前采用的解決(jue) 這些問題的試驗標準。因為(wei) 不同的測量技術可能在試驗標準範圍內(nei) 產(chan) 生不同的試驗條件，所以使用質量損失樣片等測量參照可能還會(hui) 增加。在未來幾年，試驗設備製造商和標準纂寫(xie) 者必須就濕度控製這一重要的試驗要求之闡述及改良保持持續溝通。

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