酸性气体腐蚀试验是评估材料（金属、涂层、聚合物等）在特定酸性气体环境下耐腐蚀性能的关键测试，广泛应用于汽车、化工、电子、航空航天等领域。以下从试验标准、方法、关键参数到结果解析进行全面说明：
一、常见酸性气体及试验标准
| 气体类型 | 典型应用场景 | 国际标准 | 中国标准 |
|---|---|---|---|
| H₂S（硫化氢） | 石油天然气管道、化工设备 | ISO 22363, ASTM G111 | GB/T 4157-2006 |
| SO₂（二氧化硫） | 燃煤电厂、汽车尾气环境 | ISO 6988, ASTM B117 | GB/T 2423.33-2005 |
| Cl₂（氯气） | 海水淡化设备、氯碱工业 | ASTM G87, ISO 9227 | GB/T 10125-2012 |
| NOx（氮氧化物） | 内燃机排气系统、工业废气 | SAE J2334 | QC/T 732-2005 |
| 混合酸性气体 | 复杂工业大气（如H₂S+SO₂+Cl⁻） | IEC 60068-2-60 | GB/T 5170.11-2008 |
二、试验核心参数
1. 环境条件控制
气体浓度：
H₂S典型测试浓度：10~50 ppm（石油行业）、1000 ppm（加速腐蚀）；
SO₂常用浓度：0.5~1%（ASTM B117盐雾试验中添加）。
温湿度：
温度：25~50℃（H₂S试验常用35℃±2℃）；
湿度：85~95% RH（SO₂试验需维持高湿以形成酸性液膜）。
暴露时间：
短周期：24~96小时（快速筛选）；
长周期：720~2000小时（模拟实际服役）。
2. 试验方法
静态暴露法：
样品置于密闭腔室，气体自然扩散（成本低，但腐蚀速率慢）。动态循环法：
气体强制流动（流速0.5~2 m/s），模拟实际气流冲刷（如汽车排气系统）。盐雾+酸性气体耦合：
在盐雾箱中通入SO₂/H₂S（ASTM G85 Annex 4），模拟海洋工业大气腐蚀。
三、试验步骤与评估
1. 样品制备
前处理：
清洗（丙酮超声除油）、干燥、称重（精度0.1mg）。边缘保护：
非测试区域涂覆环氧树脂或蜡封（避免边缘效应干扰）。
2. 腐蚀暴露
气体生成：
H₂S：Na₂S + H₂SO₄ → H₂S↑（需在密闭通风橱操作）；
SO₂：钢瓶气体减压后通过湿度控制器。
暴露方式：
连续暴露：24小时持续通入气体；
循环暴露：8小时湿润（湿度95% RH）+16小时干燥（模拟昼夜变化）。
3. 后处理与检测
| 评估指标 | 检测方法 | 设备/标准 |
|---|---|---|
| 重量损失 | 腐蚀速率计算（g/m²·h） | 电子天平（精度0.01mg） |
| 表面形貌 | SEM/EDS分析腐蚀产物成分 | 扫描电镜（如FEI Quanta 250） |
| 力学性能 | 拉伸强度、硬度变化 | 万能试验机（ASTM E8） |
| 电化学参数 | 极化曲线、阻抗谱（EIS） | 电化学工作站（Gamry Interface 5000） |
| 涂层失效 | 划格法附着力测试（ISO 2409） | 百格刀、胶带剥离 |
四、腐蚀机理与结果解读
1. 典型腐蚀类型
均匀腐蚀：
材料表面均匀减薄（如碳钢在稀硫酸中）。点蚀/孔蚀：
局部穿透性腐蚀（常见于不锈钢在含Cl⁻环境）。应力腐蚀开裂（SCC）：
材料在拉应力+特定介质（如H₂S）下脆性断裂（油井管材常见失效模式）。
2. 腐蚀速率分级（以碳钢为例）
| 腐蚀速率（mm/year） | 耐蚀性等级 | 应用限制 |
|---|---|---|
| <0.1 | 优秀 | 可用于长期暴露环境 |
| 0.1~1.0 | 良好 | 需定期检测（如化工厂管道） |
| >1.0 | 不合格 | 仅限短期使用或需更换材料 |
3. 加速试验与实际服役关联
加速因子计算：
通过Arrhenius方程关联温度与腐蚀速率（例如40℃试验的腐蚀速率是25℃的2~3倍）。失效阈值：
某汽车排气管涂层在SO₂盐雾试验中，若240小时出现基材锈蚀，等效实际使用3年寿命。
五、常见问题与解决方案
1. 试验重复性差
原因：温湿度波动、气体浓度不均。
对策：使用高精度环境箱（如Thermotron SM-32），安装多点气体传感器实时监控。
2. 腐蚀产物干扰
案例：H₂S试验中FeS膜可能抑制进一步腐蚀，导致数据失真。
解决：定期清除腐蚀产物（用10%柠檬酸铵溶液清洗）。
3. 安全风险
H₂S毒性：50ppm即可致人昏迷，需配备气体报警器（如MSA Altair 5X）、强制排风系统。
六、行业应用案例
1. 石油管道选材
试验设计：H₂S（100ppm）+CO₂（3%）+盐水（5% NaCl），50℃/720小时。
结果：对比L80钢与超级13Cr钢，后者腐蚀速率<0.02mm/year，适合含硫油气田。
2. 汽车电子连接器
测试标准：USCAR-50（SO₂+湿热循环）。
通过条件：镀金层（0.2μm）在96小时试验后接触电阻变化<20%。
总结
酸性气体腐蚀试验需严格遵循标准、精准控制参数，并结合微观分析与宏观性能测试综合评估。对于关键部件（如航天紧固件、海底电缆），建议采用多因素耦合试验（温度+湿度+机械应力+气体），以更真实模拟服役环境。