基于整車道路強化腐蝕試驗的工況探討

蔡元平，孫 卓

（海南熱帶汽車試驗有限公司，瓊海 571400）

基于整車道路強化腐蝕試驗的工況探討

蔡元平，孫 卓

（海南熱帶汽車試驗有限公司，瓊海 571400）

試驗工況是否科學，可以通過對國內外常用試驗方法的工況進行對比，發現其存在的差異性及側重點，并通過調研對試驗工況數據切合度進行驗證。只有制定出合理的試驗工況，才能為腐蝕數據庫提供科學的數據支持。

汽車；腐蝕試驗；試驗工況

引言

自1997年以來，隨著我國汽車企業自主創新意識和能力逐漸增強，新產品推出速度不斷加快，自主品牌開始得到市場響應，一大批中國自主品牌產品開始陸續投放市場。

然而，自主品牌與合資品牌在整車防腐方面，存在較大的差距。隨著市場上腐蝕問題的不斷暴露，加之2013年媒體對汽車腐蝕問題的報道，自主品牌開始重視整車防腐要求，并著手建立整車腐蝕評價體系。而試驗方法又是整車腐蝕評價體系是否科學合理的最直觀體現。

本文通過對國內外常用的試驗方法進行對比，指出腐蝕強度調研與試驗中存在的問題，來與各位探討如何制定合理的試驗方法。

1 試驗方法的種類

整車道路強化腐蝕試驗，模擬車輛實際使用過程中出現的腐蝕問題，以考察整車防腐效果是否達到預期目標。上世紀60年代，國外就已經開展了該項試驗，為提高其產品防腐性能提供相應依據。

1.1 QC/T 732-2005試驗方法

通過與外企的交流學習，并結合國內的實際情況，海南試驗場于2005年發布了《乘用車強化腐蝕試驗方法》。該方法的發布，彌補了我國汽車行業在此項試驗的空白。國內車企早期的腐蝕試驗，也多采用該試驗方法來進行。

然而，隨著對整車道路強化腐蝕試驗的不斷探索，發現該試驗方法存在不足，主要體現于以下兩個方面：

1）試驗條件與實施性

經過數年的試驗運行，發現其部分試驗條件過于苛刻，不能較好的模擬車輛實際出現的腐蝕狀態，并且其部分試驗工況流程設計過于復雜，存在可操作性較差的問題。

2）試驗強度

整車腐蝕主要受其使用環境的影響，而環境是不斷在變化的。通過對國內主要地區腐蝕強度的調研、對車輛實際使用情況的調研、對市場上車主反饋的腐蝕問題進行收集整理等，得出該方法的試驗強度與車輛實際受到的腐蝕強度存在較大差異。

1.2 現行常用的試驗方法

因QC/T 732-2005標準存在上述不足，故國內已不再采用該標準來進行整車道路強化腐蝕試驗?，F行常用的試驗方法主要包含下述幾種：

1）海南試驗場試行的試驗方法

該方法屬于對QC/T 732-2005標準的優化完善。目前國內車企多采用該方法進行試驗。

2）外企的試驗方法

該項試驗在國外起步早，外企在此領域中具有開創性、典范性和權威性。典型代表有大眾、福特、通用和日產等。部分合資車企會采用對應的外企標準，但會根據國內試驗場地的硬件條件進行相關調整。

2 試驗工況的對比

整車道路強化腐蝕試驗的主要試驗工況包含：預破壞、碎石路行駛、含鹽路面行駛、鹽霧室停放和溫濕環境艙停放等。

通過對比各試驗方法的試驗工況，指出各試驗方法的異同之處，從而為進一步制定合理的、符合我國國情的試驗方法提供參考。

下面引用五種常用的試驗方法，對其五種試驗工況進行對比。

預破壞:指在試驗正式開始之前，對車輛攝入一定程度的物理性、化學性破壞。不同的試驗方法，其預破壞工況存在較大的差異，如表1所示（A-E代表不同的試驗方法）。

從表1中可以看出，試驗方法D、E并未對車輛進行預破壞處理。雖然余下三種試驗方法對車輛有預破壞要求，但其側重點均存在差異：方法A為純物理性破壞、方法B主要是化學性破壞、方法C則是綜合性破壞。

方法A、C均要求車輛在碎石路面上進行跟隨行駛，模擬車輛實際使用時發動機艙蓋板表面受異物擊打的效果。兩者對車輛的行駛里程要求相同，但因車速不同，還是導致了擊打的強度存在差異。

方法B、C對溫濕環境艙的技術要求差異性也較大。方法B要求車輛在恒溫恒濕條件進行停放，方法C則要求停放條件為溫濕交變，最低溫度為-15 ℃，且停放時間僅是前者的1/3。

2.2 碎石路行駛工況

碎石路行駛：模擬車輛在非鋪裝路面上行駛時，受到碎石的擊打效果。從而發現底盤受異物擊打的敏感部位，為完善底盤的防護提供參考依據。

汽車在該路面上行駛時，碎石在離心力的作用下沿車輪外緣切線方向被甩出，其速度為碎石相對輪心的相對速度，速度大小與汽車的行駛速度相同。同個角度甩出的碎石，隨著車速的增加，其運動軌跡弧度越大，對車輛造成的沖擊也越強。各試驗方法的碎石路行駛工況對比，如表2所示。

從表2中可以看出，方法B對車速和行駛里程要求最高。方法E的車速雖為60 km/h，但因其行駛里程不足前者的1/5，故車輛受到的碎石沖擊強度最低。

2.3 含鹽路面行駛工況

理論研究表明，從信息經濟的發展過程來看，基礎層、傳輸層、融合層、新生層及福利層的信息經濟遵循時間上的不斷遞進、空間上的不斷擴散及程度上的不斷深化的關系，下層是上層的基礎，而上層又反過來促進下層的進一步發展。本文測算了基于西部各省區信息經濟發展層次指數的相關系數矩陣，結果表明，信息經濟各層次之間存在顯著的正相關關系。

表1 預破壞工況對比表

表2 碎石路行駛工況對比表

該項試驗對車輛的鹽攝入均采用自制鹽溶液，主要因其有下述優點：

1）模擬的失真性小

金屬基體被腐蝕后，其組織會呈現大量片狀石墨連接成花朵樣的網狀結構。鑄鐵在自制鹽溶液中的腐蝕形貌與其在天然海水、淡水、鹽湖水中的形貌類似，均為“石墨化”腐蝕。

2）可操作性強

自制鹽溶液調配簡易，能夠滿足不同的試驗方法、不同的試驗工況對鹽濃度的要求。

含鹽路面主要模擬了車輛在噴灑有“氯鹽類”融雪劑、防塵劑的路面上行駛時，其下車身區域受到的腐蝕影響。常用的含鹽路面主要有：鹽水搓板路、鹽泥路和鹽水槽這三種。

鹽水搓板路行駛工況：車輛勻速駛過具有一定曲率的含鹽波形路面，在路面的激勵下車輛產生動載荷，鹽水充分滲入底盤各接縫部位。

從表3中可以看出，鹽水搓板路的差異主要集中在鹽濃度上。其中方法B、C、D對鹽濃度的要求最高，而方法E的鹽濃度要求為0.5 %，僅是最高值的1/10。在對鑄鐵材料在不同濃度鹽溶液中進行滲泡試驗的結果表明,當鹽溶液濃度高于3 %時，腐蝕速率呈現明顯的下降。由此可知，不能僅僅根據鹽濃度高低，來判定腐蝕強度的大小。

鹽泥路行駛工況：車輛勻速駛過含有多種氯化物的泥漿路面，致使下車身區域被俄羅斯泥覆蓋，進而模擬了中緯度某些發達地區的腐蝕環境。

通常鹽泥中含有氯化鈣、氯化鎂等成分，這些成分都具有強腐蝕性，特別是對車身的鍍鉻件腐蝕會起到加速催化作用。雖然零部件被鹽泥包裹，阻擋了外界腐蝕當量的攝入，但鹽泥內部確形成了小的腐蝕環境，零部件將進行持續腐蝕直至鹽泥徹底干透。

鹽泥路的差異主要體現在含沙量、黏土量、鹽濃度以及各種氯化物所占的百分比等等。

鹽水槽行駛工況：車輛勻速駛過含有鹽水的硬板化路面，在車輪卷帶飛濺的作用下，車輛下車身區域充分浸染鹽水。各試驗方法的鹽水槽行駛工況對比，如表4所示。

從表4中可以看出，試驗方法C、E并未包含鹽水槽行駛工況，其底盤的腐蝕當量攝入主要通過前述兩種含鹽路面來獲取。該工況的差異主要體現在車輛行駛里程上，最高值與最低值相差近29倍。結合表3可知，各試驗方法的含鹽路面，鹽水搓板路所占的比例最大。

2.4 鹽霧室停放工況

海洋大氣是指在海平面以上由于海水蒸發，形成含有大量鹽分的大氣環境。有研究表明，在某些地方的海鹽僅局限于距離海邊1.6 km處，而在另外一些地方，在距離海邊48 km開外的內陸還有相當高的含鹽量，此種大氣中的鹽霧對金屬有很強的腐蝕作用。潮濕的氣體會在金屬表面形成一層薄的液膜層，液膜層對金屬的作用而發生大氣腐蝕的過程，符合電解質中電化學的腐蝕規律。這個過程的特點是氧特別容易達到金屬表面，加上大氣中的鹽粒子等雜質溶于金屬表面的水膜中，使這層水膜變為腐蝕性很強的電解質，加速了腐蝕的進行。

車輛在鹽霧室內停放，車身均勻的分布了薄鹽水膜，從而模擬了車輛在沿海地區使用時，受海洋大氣腐蝕環境的影響。鹽霧室停放工況對比，如表5所示。

表3 鹽水搓板路行駛工況對比表

表4 鹽水槽行駛工況對比表

從表5中可以看出，方法B并未包含該試驗工況，其主要是采用動態的方式對車身進行腐蝕當量的攝入，即鹽霧噴射與含鹽路面行駛兩種工況結合在一起同時進行。采用該試驗工況的方法，其鹽濃度也存在較大的差異，最高值與最低值相差近4倍。

2.5 溫濕環境艙停放工況

溫濕環境艙停放工況：模擬海洋大氣對車輛腐蝕的影響，并對腐蝕試驗起到催化加速的作用。影響海洋大氣腐蝕的因素主要包括：大氣含鹽量、大氣相對濕度、大氣溫度、潤濕時間和光照條件等等。大氣含鹽量主要由含鹽路面行駛和鹽霧室停放這兩個工況進行模擬，其余四種因素，溫室環境艙停放工況均可進行模擬，如表6所示。

大氣溫度作為影響海洋大氣腐蝕的因素之一，主要是源于其對于金屬表面水蒸氣凝集、水膜中腐蝕性氣體和鹽的溶解度、水膜的電阻及腐蝕電池中的陰、陽極過程的腐蝕速度的影響。通常，熱帶海洋大氣腐蝕性最強，溫帶海洋大氣稍遜。從表6可以看出，各試驗方法對溫度的要求基本一致。

大氣濕度對金屬生銹的影響是相對濕度的大小，因為水膜的生成是隨相對濕度變化的。相對濕度甚低時，銹蝕很慢，當相對濕度逐漸增加，達到一定限度時，銹蝕的速度突然上升，這個相對濕度的數值稱為臨界相對濕度。但當空氣中有污染或金屬表面不潔時，此數值降低，即在較低的相對濕度下，金屬就會很快腐蝕。從表6可以看出，方法A、C、E為恒溫恒濕條件下停放，且濕度數值均高于鋼的臨界相對濕度。因干濕交替將導致金屬表面鹽濃度較高進而影響金屬材料的腐蝕速率，且能讓整車各部位的腐蝕速率基本一致，方法B、D則是模擬該條件下車輛的腐蝕狀態。

表5 鹽霧室停放工況對比表

表6 溫室環境艙停放工況對比表

光照會促進銅及金屬表面的光敏腐蝕反應及真菌類生物的活性，這就是為濕氣和塵埃在金屬表面貯存并腐蝕提供更大的可能性。根據部分試驗方法的要求，會在溫濕環境艙內增加紅外線照明燈，進而模擬光照對車輛腐蝕的影響。

3 試驗工況的驗證

整車道路強化腐蝕試驗是在短期內對整車的腐蝕進行加速強化，其工況主要是模擬車輛在設計使用年限內的實際腐蝕情況。汽車腐蝕的調研工作是該項試驗的基礎，試驗數據與實際暴露出的腐蝕問題，兩者之間的切合度必須通過調研來確定，才能確保試驗數據具有科學價值。

通常，腐蝕調研工作主要針對腐蝕環境與腐蝕現象這兩個方面來進行。

腐蝕環境通常分為大氣腐蝕、水腐蝕、土壤腐蝕以及電化學介質腐蝕。根據汽車的使用特性，主要是針對大氣腐蝕與水腐蝕這兩種環境進行調研。腐蝕環境的調研的數據主要以腐蝕強度來體現。腐蝕強度指的是車輛在自然環境下，單位時間內金屬基體的腐蝕深度。因腐蝕環境在不斷變化，所以該項調研工作必須持續性。國內汽車腐蝕環境的調研工作，主要以地域性來選擇實際在用車輛作為調研對象，定期拆解分析監控鋼板的方式來進行。腐蝕環境的調研主要是對試驗工況的腐蝕加速強化量進行確定。

腐蝕現象的調研主要是對實際在用車輛的腐蝕現象進行整理分析。該項調研是對試驗工況的數據切合度進行確認，是驗證各試驗方法科學性的基礎工作。

4 結束語

通過對國內外常用試驗方法的工況進行對比，我們可以發現其存在的差異性和側重點。并且只有通過對汽車腐蝕環境與腐蝕現象的調研工作，才能清楚試驗工況的制定是否科學，能夠模擬實際在用車輛受到的腐蝕情況。只有制定出合理的試驗工況， 才能為車企在其產品開發初始階段提供最基礎的腐蝕參數，為其建立自己的腐蝕數據庫提供科學、合理的數據支持。

[1]林玉珍,楊德鈞.腐蝕和腐蝕控制原理[M].北京：中國石化出版社, 2007.

[2]李金桂,鄭家燊.表面工程技術和緩釋劑[M].北京：中國石化出版社, 2007.

[3]魏寶明.金屬腐蝕理論及應用[M].北京：化學工業出版社, 1984.

蔡元平，（1987-），男，籍貫：海南省瓊海市，工程師，主要從事整車道路強化腐蝕試驗工作。

Discussion on Operating Condition of Vehicle Accelerated Corrosion Road Test

CAI Yuan-ping, SUN Zhuo
(Hainan Tropical Automobile Test Co., Ltd., Qionghai 571400)

Through comparing the operating condition of vehicle accelerated corrosion road test commonly used at home and abroad, we found that the existing differences and focus, and then validating data fit degree in operating conditions base on the research, we can know whether the operating condition is scientific.Only to develop more reasonable operating condition, vehicle accelerated corrosion road test database can be support by more scientific data.

vehicle; corrosion test; operating condition

TG17

A

1004-7204（2016）05-0023-05