D0I:10.13374/j.issn1001053x.2000.02.014 第22卷第2期 北京科技大学学报 Vol.22 No.2 2000年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2000 几种不同大气腐蚀预测模型的比较 马小彦 汪轩义屈祖玉李长荣王光雍 北京科技大学材料与科学学院腐蚀与防护中心北京100083 摘要分别运用腐蚀速率与暴露时间关系的指数模型(D=AT,D-ATe、“灰色系统"的GM(L,I) 模型和环境综合因子模型预测碳钢和低合金钢的大气腐蚀率，并与挂片暴露试验结果进行比 较.结果表明，相同材料在不同的大气环境下有着不同的腐蚀规律，碳钢和低合金钢的大气腐 蚀预测可选择不同的预测模型. 关键词大气腐蚀：模型：预测 分类号TG172.3 近20年来，一些科技工作者1进行了金属 1.2D=ATeT模型（指数模型2） 材料大气腐蚀的模拟与预测模型的研究.用于 D=ATRecm (2) 对碳钢和低合金钢的大气腐蚀预测的指数模型 式中，D表示年平均腐蚀深度(m/a):T表示暴露 D=AT和D=ATecT最为被人们关注；近年来 时间(a):A,B,C表示待定系数.运用北京、青岛、 新发展的灰色系统GM(1.1)模型和神经网络预 江津、广州等地区常用的碳钢、低合金钢材料第 测模型也成为研究的热点：一些学者将环境因 1,2,4年的暴露试验数据拟合的模型预测第8 素引入大气腐蚀预测肌，进一步深入地揭示了 年的平均腐蚀率，见表1~4（加“*”为接近测量 大气腐蚀的本质. 值) 本工作根据我国大气腐蚀网站积累的环境 13GM(1,1)模型 数据和材料腐蚀数据（大气腐蚀数据汇编，1996 灰色系统的GM(1,1)模型能对一系列数据 年)，运用指数模型、灰色系统模型和大气环境 建立一个或一群数学函数，模型的数学表达式 综合因子模型对我国北京、青岛、江津、广州等 为： 地区常用的碳钢、低合金钢材料的8年大气腐 Fk+1)=Ae+B(k=0,1,2,…)(3) 蚀率进行了预测，并对预测结果进行了比较，获 式中，F表示k-1,k-2个对应时间的年平均腐蚀 得了对选择大气腐蚀预测模型有参考价值的结 深度之和（μm/a):A,B,n为待定系数.将(3）式进 论. 行变换，可得： D=A(1-e")elt-n (4) 1几种大气腐蚀模型的预测结果 GM11)模型要求各处理点的试验时间间隔 1.1D=AT模型（指数模型1） 相等，以实现能够预测非处理点的功能，即可以 D=AT (1) 预测任一点的腐蚀率.运用北京、青岛、江津、广 式中，D表示年平均腐蚀深度（μm/a):T表示暴露 州等地区常用的碳钢、低合金钢材料第1,2,4 时间(a):A,n表示待定系数，特别地当T=la时， 年的暴露试验数据拟合的模型预测第8年的平 D=A,即A具有第1年腐蚀量的意义. 均腐蚀率见表14（加“*”为接近测量值）. 运用北京、青岛、江津、广州等地区常用的 1.4环境综合因子预测模型 碳钢、低合金钢材料第1,2,4年的暴露试验数 环境因素对金属材料大气腐蚀的影响是极 据拟合的模型预测第8年的平均腐蚀率，见表 其复杂的，研究工作者提出了影响大气环境腐 1~4(加“*”为接近测量值). 蚀性综合因子1，大气环境腐蚀性综合因子由湿 润因子、侵蚀因子、雨水酸度因子组成.大 1999-12-21收稿马小彦女，25岁，硕士生 气环境腐蚀性综合因子N=f++.可以由文 *国家自然科学基金资助课题(No.59290916-1)
第 2 卷 第 2 期 2 0 0 0 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f U n iv e r s i yt o f S c i e n e e a n d eT e h n o l o gy B e ij i n g Vb l . 2 2 N 0 . 2 A P r. 2 0 0 0 几种不 同大气腐蚀预测模型 的 比较 马小 彦 汪轩义 屈 祖玉 李长 荣 王光雍 北 京科技大学材料与科学学 院腐蚀与防护中心 北京 10 0 0 83 摘 要 分 别运 用腐 蚀速 率与暴 露时 间关系的指数模 型 (D A= 尹 刀A= 尸 e吗 、 “ 灰色 系统 ” 的 GM 1( , 1) 模 型和 环境 综合 因子 模 型预 测碳钢 和 低合 金钢 的大 气腐 蚀率 , 并与 挂 片暴露 试验 结果 进行 比 较 . 结果 表 明 , 相 同材料 在不 同的大气 环境 下 有着 不 同的腐 蚀规 律 , 碳 钢 和低 合金 钢 的大气 腐 蚀预 测 可选 择不 同 的预测 模 型 . 关键 词 大 气腐 蚀 ; 模 型 ; 预 测 分 类号 T G 17 .2 3 近 20 年 来 , 一 些科 技工 作者 【, ,2] 进行 了 金属 材料大气 腐蚀 的模 拟与预 测模 型 的研究 . 用于 对碳钢 和 低合金钢 的大气腐蚀 预测 的指数模型 D 二 A尹和 D 二 A尹’ce 了 ! ’3,] 最 为被人们 关注 ; 近 年来 新发展的 灰色系统 G M ( 1 . 1) 模 型 「呀口神经 网络预 测模型 〔 6]也 成为研究 的热 点 ; 一些学者将环境因 素引 入大气 腐蚀预测 `’ ,78] , 进 一 步深入地揭 示 了 大 气腐蚀 的 本质 . 本工 作根据我 国 大气腐蚀 网站积 累 的环境 数据 和 材料腐蚀数据 ( 大气腐蚀 数据 汇编 , 19% 年 ) , 运用 指数模 型 、 灰色 系统模 型 和 大气环 境 综合 因子 模 型 对我 国 北京 、 青 岛 、 江 津 、 广 州等 地 区 常用 的碳钢 、 低合 金钢 材料 的 8 年大气腐 蚀 率进行 了预 测 , 并对 预测结果 进行 了 比较 , 获 得 了对选 择大气腐蚀预测 模型 有参考价值 的 结 论 . 1 . 2 D钊T 气CIT 模型 (指数模型 2) D =A T B e 叮 ( 2 ) 式 中刀 表示年平 均腐蚀深度印m 厄) ; T 表 示暴 露 时间a( ) ; A , B , C 表示待 定系数 . 运 用北京 、 青 岛 、 江津 、 广州等地区 常用 的碳钢 、 低合金 钢 材料第 1 , 2 , 4 年 的暴露试验 数据拟 合 的模型预测 第 8 年 的平 均腐蚀 率 , 见 表 1一 4 (加 “ * ” 为接近测 量 值 ) 1 。 3 G M ( l , 1 ) 模型 灰色系 统的 G M ( 1 , l) 模型 {精琶对 一 系列 数据 1 几种 大气腐蚀模型的预测结果 1 . I D = A T n 模型 (指数模型 l) D 二 A T ” ( l) 式 中 , D 表 示年平 均腐 蚀深度 (脚/a) ; T 表示暴露 时 间 a( ) ; A ,n 表示 待定 系数 , 特 别地 当 T = l a 时 , D 二 A , 即 A 具 有第 1 年腐 蚀量 的意 义 . 运用 北 京 、 青 岛 、 江津 、 广 州等地 区 常用 的 碳钢 、 低合 金钢材料 第 1 , 2 , 4 年 的暴 露试验数 据拟 合的模 型 预测 第 8 年 的平均 腐蚀率 , 见 表 1一 4 (加 “ * ” 为接近测 量值 ) . 19 9 9 一 12 一 2 1 收稿 马 小彦 女 , 2 5 岁 , 硕 士 生 * 国家 自然科 学基 金资 助课 题 ( N 氏5 9 2 9 0 91 6 一 l) 建立 一 个或一 群 数学 函数 , 模型 的数学表达式 为 : (F +k 1 ) = A e 一 kn +B ( k = O , l , 2 , … ) ( 3 ) 式 中 , F 表示 k一 1 , k 一 2个对 应 时 间的年平均腐蚀 深 度之和 印m a/ ) ; A , B , n 为待定系 数 . 将 (3 ) 式进 行变换 ’ 5〕 , 可 得 : D = A ( l 一 e ” ) e “ 一 力 ( 4 ) G M ( 1 1) 模型 要 求各处 理点的试验 时 间 间隔 相等 , 以实现 能够预测 非处 理点的 功能 , 即可 以 预测 任一点 的腐蚀率 . 运用北京 、 青岛 、 江津 、 广 州 等地 区 常用 的碳钢 、 低合金钢 材 料第 1 , 2 , 4 年的暴露试验数 据拟合 的模型 预测第 8 年 的平 均腐蚀率 见 表 1科(加 “ * ” 为接近 测 量值 ) . 1 . 4 环境综合因子 预测 模型 环境 因素对金属 材料大气腐蚀 的影 响是 极 其 复杂 的 , 研 究工 作者提 出 了 影 响大气环 境腐 蚀性综 合因 子 。8 , . 大气环境腐蚀性综合 因子 由湿 润 因 子 厂 、 侵蚀 因 子关 、 雨 水 酸度 因子石组 成 . 大 气 环境腐蚀 性综合 因 子 N = 厂+ 关十关 . 可 以 由文 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 02. 014
146 北京科技大学学报 2000年第2期 表1北京地区钢的第8年腐蚀率暴露实验值与计算值的比较 Table 1 Values of exposed test and the values of the models calculated in Beijing(the 8th year)um/a 模型1 模型2 模型3 模型4 材料 暴露实验 AT ATecir GM1,1) (AlogN+B)T 06CuPCrNiMo 6.6000 5.9096 7.3017 1.8581 6.5167* 09CuPCrNiA 7.1000 5.6293 7.5663* 10.1111 5.7314 09CuPCrNi 7.0000 5.8841 6.5334* 4.3394 6.1482 09CuPTiRE 8.4000 6.8212 7.3503* 4.7023 6.9002 10CrCuSiV 7.2000 6.0042 5.7921 3.4010 6.3037* 10CrMoAl 7.2000 6.6367 6.7841 3.7055 7.0991* 15MnMoVN 8.9000 6.5115 7.6002* 4.8219 6.7807 14MnMoNbB 9.7000 8.0643 8.7601 5.6384 8.8413* 12CuMnCu 9.7000 8.0643 8.7601 5.4440 8.9552* D36 10.0000 8.2635 9.3922 5.9145 9.4561* 16MnQ 10.1000 7.8924 6.7139 5.3126 9.0048* 3C 12.6000 8.0888 9.5461* 5.4706 9.2776 A3 .9.9000 8.0888 9.5461 5.4706 10.1822* 09MnNb(s) 10.7000 9.9327* 9.6957 6.9424 12.2062 16Mn 11.0000 8.7278 10.6817* 6.9289 10.4457 20 10.6000 7.7309 8.9929 5.6461 9.1244* 08Al 12.0000 10.3610 12.7038* 8.1932 13.1973 表2青岛地区钢的第8年腐蚀率暴露实验值与计算值的比较 Table 2 Values of exposed test and the values of the models calculated in Qindao(the 8th year) μm/a 模型1 模型3 模型4 材料 暴露实验 模型2 AT AT'er GM(1,1 (AlogN+B)T 06CuPCrNiMo 14.7000 12.1543* 10.1067 6.2864 9.4182 09CuPCrNiA 17.1000 13.6426 14.7013* 8.3630 10.0799 09CuPCrNi 14.8000 12.7784* 17.3237 10.7780 10.2276 09CuPTiRE 18.5000 15.3601 19.2134* -1.5786 11.5396 10CrCuSiV 14.6000 12.2867 16.7925* 9.9515 9.4972 10CrMoAl 12.4000 10.1522 12.7728* 8.1376 8.5898 15MnMoVN 15.5000 13.2986 16.8045* 11.2240 11.5444 14MnMoNbB 17.6000 15.7673* 19.8555* 12.8110 14.6245 12CuMnCu 19.6000 15.3257 23.4258* 15.4329 13.0547 D36 21.8000 20.8005* 24.3356 16.6744 17.9764 16MnQ 22.2000 19.4120 23.7244* 17.1024 16.3598 3C 23.9000 21.2037 22.5338* 16.4548 17.0539 A3 24.9000 19.3903 21.4030* 15.8263 16.4012 09MnNb(s) 25.3000 21.1887 25.2621* 18.7157 17.2215 16Mn 24.3000 22.3459 23.2970* 17.9433 20.4735 20 29.5000 25.9025 30.6729* 21.5204 21.4570 08A1 62.2000 50.7508 58.5117* 41.7102 33.4184 献给出的方法计算大气环境腐蚀性综合因子N 根据环境因子和腐蚀时间进行预测碳钢和低合 值.腐蚀深度R与大气环境腐蚀性综合因子N满 金钢大气腐蚀的关系式： 足下列关系式： D=(AlogN+B)T (6) R=AlogN +B (5) 运用北京、青岛、江津、广州等地区常用的 式中：R表示碳钢或低合金钢的第一年腐蚀率 碳钢、低合金钢材料第1年的暴露试验数据拟 (μm/a);N表示大气环境腐蚀性综合因子：A,B表 合的模型预测第8年的平均腐蚀率，见表14（加 示待定系数 “*”为接近测量值). 用R代替指数模型1（式(1）)中的A,可得到
一 1 4 6 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0 年 第 2 期 表 1 北 京地 区钢 的 第 8 年 腐蚀 率 暴露 实验值 与计算 值 的 比较 aT b l e 1 aV l u e s o f e x P o s e d t e s t a n d th e v a l u e s o f t h e m o d e l s e a l e u l a t e d i n B e ij i n g ( t h e s t h y e a r ) 卜m al 材料 模型 4 A( of g +N B )尹 0 6C u PC r N IMO 09C u P C rN IA 09C u P C州 i 0 9C u P T IRE 1 0C cr u s i V 10C r M o A I 15 M n M O V N 1 4M n Mo N bB 1 2C u M l C U D 3 6 1 6 M n Q 3C A 3 0 9M n N b( s ) 1 6 M n 2 0 0 8A I 暴露实验 6 . 6 0 0 0 7 . 10 0 0 7 . 00 0 0 8 . 4 0 0 0 7 . 2 0 0 0 7 . 2 0 0 0 8 . 9 0 0 0 9 . 7 0 0 0 9 . 7 0 0 0 1 0 . 0 0 0 0 1 0 . 1 0 0 0 1 2 . 6 0 0 0 . 9 . 9 0 0 0 1 0 . 7 0 0 0 1 1 . 00 0 0 1 0 . 60 0 0 1 2 . 0 0 0 0 模型 1 A尹 5 . 9 0 9 6 5 . 6 2 9 3 5 . 8 84 1 6 . 82 1 2 6 . 0 0 4 2 6 . 63 6 7 6 . 5 1 1 5 8 . 0 6 4 3 8 . 0 6 4 3 8 . 2 6 3 5 7 . 8 9 2 4 8 . 0 8 8 8 8 . 08 8 8 9 . 9 3 2 7 * 8 . 7 27 8 7 . 7 3 0 9 10 . 3 6 1 0 模型 2 A T 扫 e C/ r 7 . 3 0 1 7 7 . 5 6 6 3 * 6 5 3 3 4 * 7 . 3 5 0 3 * 5 . 7 9 2 1 6 . 7 8 4 1 7 . 6 0 0 2 * 8 . 7 6 0 1 8 . 7 60 1 9 . 3 92 2 6 . 7 13 9 9 . 5 4 6 1 * 9 . 5 4 6 1 9 . 6 9 5 7 1 0 . 6 8 1 7 * 8 . 9 9 2 9 1 2 . 7 0 3 8 * 模型 3 G M ( l , 1 ) 1 . 8 5 8 1 10 . 1 1 1 1 4 . 33 9 4 4 . 7 0 2 3 3 , 4 0 1 0 3 . 70 5 5 4 . 8 2 1 9 5 . 6 3 8 4 5 . 4 4 4 0 5 . 9 1 4 5 5 . 3 1 2 6 5 . 4 7 0 6 5 . 4 7 0 6 6 . 9 4 2 4 6 . 9 2 8 9 5 . 64 6 1 8 . 1 9 3 2 6 . 5 1 6 7 * 5 . 7 3 1 4 6 . 14 8 2 6 . 9 0 0 2 6 . 3 0 3 7 * 7 . 0 99 1 * 6 . 7 8 0 7 8 . 8 4 1 3 * 8 . 9 5 5 2 * 9 . 4 5 6 1 * 9 . 0 0 4 8 * 9 . 2 7 7 6 1 0 . 18 2 2 * 12 . 2 0 6 2 1 0 . 4 4 5 7 9 . 12 4 4 * 13 . 1 9 7 3 表 2 青 岛地 区钢 的第 8 年腐 蚀率暴露 实 验值 与计 算值 的 比较 aT b l e 2 Va l u e s o f e x P o s e d t e s t a n d t h e v a l u e s o f t h e m o d e l s e a ic u l a t e d i n Q i n d a o ( t h e s t h y e a r ) 林m la 材料 暴露 实验 1 4 . 7 0 0 0 1 7 . 1 0 0 0 1 4 . 8 0 0 0 1 8 . 5 0 0 0 1 4 . 6 0 0 0 12 . 4 0 0 0 15 . 5 0 0 0 17 . 6 0 0 0 19 . 6 0 0 0 2 1 . 8 00 0 2 2 . 2 0 0 0 2 3 . 9 0 0 0 2 4 . 9 0 0 0 2 5 . 3 00 0 2 4 . 3 0 0 0 2 9 . 5 0 0 0 6 2 . 2 0 0 0 模型 1 A 尸 模型 2 A BT e C/ T 模型 4 0 6 C u P C r N IM O 0 9 C u P C r N IA 0 9C u P C r N i 0 9C u P T IR E 1 0C r C u s iV 10 C r M o A I 1SM n M O V N 14 M n M O N b B 1 2C u M n C U D 3 6 1 6M n Q 3C A 3 0 9M n N b ( s ) 1 6M n 2 0 0 8A I 1 2 . 1 5 4 3 * 1 3 . 6 4 2 6 1 2 . 7 7 8 4 * 1 5 . 3 6 0 1 1 2 . 2 8 6 7 1 0 . 1 5 2 2 1 3 . 2 9 8 6 1 5 . 7 6 7 3 * 15 . 3 2 5 7 2 0 . 8 0 0 5 * 19 . 4 12 0 2 1 . 2 0 3 7 19 . 3 9 0 3 2 1 . 1 8 8 7 2 2 . 3 4 5 9 2 5 . 9 0 2 5 5 0 . 7 5 0 8 1 0 . 1 0 6 7 1 4 . 7 0 1 3 * 1 7 . 3 2 3 7 1 9 . 2 1 3 4 * 1 6 . 79 2 5 * 1 2 . 7 7 2 8 * 16 . 8 0 4 5 * 19 . 8 5 5 5 * 2 3 . 4 2 5 8 * 2 4 . 3 3 5 6 2 3 . 7 2 4 4 * 2 2 . 5 3 3 8 * 2 1 . 4 0 3 0 * 2 5 . 2 62 1 * 2 3 . 2 9 7 0 * 3 0 . 6 7 2 9 * 5 8 . 5 1 1 7 * 模型 3 G M ( l , 冷 6 . 2 8 6 4 8 . 3 6 3 0 10 . 7 7 8 0 一 1 . 5 7 8 6 9 . 9 5 1 5 8 . 1 3 7 6 1 1 . 2 2 4 0 1 2 . 8 1 1 0 1 5 . 4 3 2 9 1 6 . 6 7 4 4 17 . 1 0 2 4 1 6 . 4 5 4 8 1 5 . 8 2 6 3 18 . 7 15 7 17 . 9 4 3 3 2 1 . 5 2 0 4 4 1 . 7 10 2 (A lo g+N B )尹 9 . 4 1 8 2 10 , 0 7 9 9 10 . 2 2 7 6 1 1 . 5 3 9 6 9 , 4 9 7 2 8 . 5 8 9 8 1 1 . 5 4 4 4 14 . 6 2 4 5 1 3 . 0 5 4 7 1 7 . 9 7 6 4 1 6 . 3 5 9 8 1 7 . 0 5 3 9 1 6 . 4 0 1 2 17 , 22 1 5 2 0 . 4 7 3 5 2 1 . 4 5 7 0 33 . 4 1 8 4 献 `8] 给 出 的方法计 算大气环境腐蚀性综合 因 子N 值 . 腐蚀 深度 R 与大 气环 境腐 蚀性综合 因 子 N 满 足 下 列 关 系式 : R =A l o g N + B ( 5 ) 式中 : 天表 示碳钢 或 低合金钢 的 第一 年 腐蚀率 印m 厄) ; N 表示 大气环 境腐蚀性 综合 因 子 ; A , B 表 示待定 系数 . 用 R 代 替指数模 型 l( 式 ( 1 ) ) 中的A , 可得 到 根据环 境因 子 和 腐蚀 时间 进行预测碳钢和 低合 金钢 大气腐蚀 的关系式 : D = ( A l o 创丹B ) T n ( 6 ) 运 用 北京 、 青 岛 、 江津 、 广 州等地 区 常用 的 碳钢 、 低合 金钢 材料第 1 年 的 暴露试 验数据拟 合 的模 型预测 第 8 年 的平 均腐蚀率 , 见 表 1科(加 “ * ” 为接近 测量值 )
Vol.22 No.2 马小彦等：几种不同大气腐蚀预测模型的比较 ·147 表3江津地区钢的第8年腐蚀率暴露实验值与计算值的比较 Table 3 Values of exposed test and the values of the models calculated in Jiangjin(the 8th year) μm/a 模型1 模型2 模型3 模型4 材料 暴露实验 AT ATeor GM1,1) (AlogN+B)T 06CuPCrNiMo 15.4000 16.2627* 12.9596 9.4516 11.8831 09CuPCrNiA 14.5000 18.4874 12.6458 9.7801 13.2031* 09CuPCrNi 15.9000 17.6259* 10.9085 7.8931 12.1548 09CuPTiRE 14.8000 15.2770* 11.1191 7.9802 10.9939 10CrCuSiv 18.5000 18.3398* 13.2895 9.8792 13.4143 10CrMoAl 22.4000 26.3422 18.8883* 14.6774 18.1364 15MnMoVN 17.1000 17.7640* 18.6736 13.3181 12.7027 14MnMoNbB 19.4000 21.2700* 22.2616 15.7832 14.6643 12CuMnCu 21.0000 23.0491* 14.4191 11.1851 16.7641 D36 18.3000 20.0866* 15.0695 9.9398 14.2121 16MnQ 18.0000 20.5990* 14.8055 11.2147 14.7404 3C 18.4000 20.6357* 13.7184 10.4324 15.0495 A3 21.7000 22.6968* 17.1366 12.6608 15.7837 09MnNb(s) 20.0000 20.9282◆ 20.8445 13.8609 14.4595 16Mn 26.6000 25.2185* 15.1534 11.1963 15.3105 20 25.3000 27.7515* 19.3293 11.2470 18.3536 08A1 66.4000 54.3919 32.4219 25.2884 32.1377 表4广州地区钢的第8年腐蚀率暴露实验值与计算值的比较 Table 4 Values of exposed test and the values of the models calculated in Guangzhou (the 8th year)um/a 模型1 模型2 模型3 模型4 材料 暴露实验 AT ATecr GM(1,1) (AlogN+B)T 06CuPCrNiMo 12.7000 13.8589* 14.5993 10.3589 10.3887 09CuPCrNiA 11.9000 13.6491 14.7843 10.8555* 9.9718 09CuPCrNi 13.1000 15.9211 13.8455* 10.6608 12.5639 09CuPTiRE 13.0000 16.1603 14.6108 10.6042 12.7957* 10CrCuSiv 14.0000 15.8673* 16.3294 11.2227 11.9361 10CrMoAl 17.7000 20.4539 22.2264 17.9079* 15.2213 15MnMoVN 15.3000 16.6596 16.4502 11.7173 12.1889 14MnMoNbB 15.3000 18.7278* 18.8070 13.5707 14.0577 12CuMnCu 18.1000 20.4984* 20.7016 15.9153 15.0001 D36 17.2000 18.6629 17.9826* 12.0661 13.3099 16MnQ 16.8000 20.7177 17.4273 13.2260 16.7632* 3C 16.6000 17.3974* 18.2072 12.1009 12.9280 A3 16.5000 17.5518* 18.8462 12.5726 13.1301 09MnNb(s) 18.1000 19.1888* 21.0564 14.9904 14.0151 16Mn 20.0000 20.0648* 20.8607 14.9262 14.0628 20 17.4000 18.9345 17.7049* 12.5071 14.9303 08Al 27.0000 28.7332* 31.1233 23.0950 22.6531 2分析与讨论 江津（表3）、广州（表4）等地区的预测结果与其 他模型预测结果相比，多数材料的腐蚀率与实 表14的模型计算出的碳钢和低合金钢第 际值较吻合：指数模型2在青岛（表2）地区的预 8年腐蚀率与暴露试验测量第8年腐蚀数据比 测结果大多数与实际值相吻合；灰色系统模型 较表明：相同的预测模型在不同的地区其预测 总体来说预测结果与实际测量值接近的比较少： 结果与暴露试验测量值相吻合程度不一样，不 环境综合因子预测模型在北京（表1）地区的预 同的预测模型在同一地区其预测结果与暴露试 测结果与其他模型预测结果相比，多数材料的 验测量值相吻合程度差别较大.指数模型一在 预测值与实际值较吻合
V 6 1 . 2 2 N o . 2 马小彦 等 : 几种 不 同大气 腐蚀 预测 模型 的 比 较 . 1 4 7 . 表 3 江津 地 区钢 的第 8 年 腐蚀 率 暴露 实验值 与 计算值 的 比较 aT b l e 3 aV l u e s o f e x P o s e d t e s t a n d t h e v a l u e s o f t h e m o d e l s e a l e u l a t e d i n j i a n jg i n ( t h e s t h y e a )r 卜m l a 材料 模型 1 A尹 模型 3 模型 4 0 6 C u P C r N IM o 0 9 C u P C r N IA 09 C u P C r N i 0 9 C u P TIR E 1 0 C r C u s i V I OC r M OA I 1 5M nM OV N 1 4M n M o N b B 1 2 C u M n C u D 3 6 1 6M n Q 3 C A 3 0 9M l lN b( s ) 1 6M n 2 0 0 8A I 暴露实验 1 5 4 0 0 0 1 4 . 5 0 0 0 1 5 . 9 0 0 0 1 4 . 8 0 0 0 1 8 . 5 0 0 0 2 2 . 4 0 0 0 1 7 . 1 0 0 0 1 9 . 4 0 0 0 2 1 . 00 0 0 1 8 . 3 0 0 0 1 8 . 0 0 0 0 1 8 . 4 0 0 0 2 1 7 0 0 0 2 0 . 0 0 0 0 2 6 . 6 0 0 0 2 5 . 3 0 0 0 6 6 . 4 0 0 0 模型 2 A尹 e c/ 丁 1 6 2 6 2 7 * 1 8 . 4 8 7 4 1 7 . 6 2 5 9 * 1 5 . 2 7 7 0 * 1 8 . 3 3 9 8 * 2 6 . 3 4 2 2 1 7 . 7 6 4 0 * 2 1 . 2 7 0 0 * 2 3 . 0 4 9 1 * 2 0 . 0 8 6 6 * 2 0 . 5 9 9 0 * 2 0 . 6 35 7 * 2 2 . 6 9 6 8 * 2 0 . 9 2 8 2 * 2 5 . 2 1 8 5 * 2 7 . 75 1 5 * 5 4 . 39 1 9 1 2 . 9 59 6 1 2 . 6 4 5 8 1 0 . 9 0 8 5 1 1 . 1 19 1 1 3 . 2 89 5 1 8 . 8 8 8 3 * 1 8 . 6 7 3 6 2 2 . 2 6 1 6 1 4 . 4 19 1 1 5 . 0 69 5 1 4 . 8 0 5 5 1 3 . 7 1 8 4 1 7 . 1 3 6 6 2 0 . 8 4 4 5 1 5 . 15 3 4 1 9 . 3 29 3 3 2 . 4 2 1 9 G M (l , l ) 9 . 4 5 1 6 9 . 7 8 0 1 7 . 8 9 3 1 7 , 9 8 0 2 9 . 8 7 9 2 14 . 6 7 7 4 13 . 3 1 8 1 15 . 7 8 3 2 1 1 . 1 8 5 1 9 . 9 3 9 8 1 1 . 2 1 4 7 10 . 4 3 2 4 12 . 6 6 0 8 13 . 8 6 0 9 1 1 . 19 6 3 1 1 . 2 4 7 0 2 5 . 2 8 8 4 (A fo 创介B )尹 1 1 . 8 8 3 1 13 . 2 0 3 1 * 12 . 15 4 8 10 . 9 9 3 9 13 . 4 1 4 3 18 . 13 6 4 12 . 7 0 2 7 14 . 6 6 4 3 16 . 7 6 4 1 14 . 2 1 2 1 14 . 7 4 0 4 15 . 0 4 9 5 15 . 7 8 3 7 14 . 4 5 9 5 15 . 3 1 0 5 18 . 3 5 3 6 3 2 . 13 7 7 表 4 广州 地 区钢 的第 8 年腐 蚀率 暴露 实验 值 与计 算值 的 比较 aT b l e 4 Va lu e s o f e x P o s e d t e s t a n d t h e v a l u e s o f t h e m o d e l s e a l e u l a t e d i n G u a n gZ h o u ( t h e s t h y e a r ) 卜m al 材料 暴露实验 模 型 1 A 尹 模型 4 (A fo g +N B )尸 0 6C u P C r N IM O 0 9 C u PC r 卜i A 0 9 C u PC r N i 0 9C u P T IR E 10 C r C u s i V 1 0C r M o A I 15 M n M O V 入 14 M n M o N bB 12 C u M n C u D 3 6 1 6M n Q 3 C A 3 0 9M n 卜 b ( s ) 1 6M n 2 0 0 8 A I 12 . 7 0 0 0 1 1 . 9 0 0 0 13 . 1 0 0 0 13 . 0 0 0 0 14 . 0 0 0 0 17 . 7 0 0 0 15 . 3 0 0 0 1 5 , 3 0 0 0 18 . 10 0 0 17 . 2 0 0 0 16 . 8 0 0 0 16 . 6 0 0 0 16 . 5 0 0 0 18 , 10 0 0 2 0 . 0 0 0 0 1 7 . 4 0 0 0 2 7 . 00 0 0 1 3 . 8 5 8 9 * 13 . 6 4 9 1 15 . 9 2 1 1 1 6 . 16 0 3 巧 . 8 6 7 3 * 2 0 . 4 5 3 9 1 6 . 6 5 9 6 1 8 . 7 2 7 8 * 2 0 . 4 9 8 4 * 1 8 . 6 6 2 9 2 0 . 7 1 7 7 1 7 . 3 9 7 4 * 1 7 . 5 5 1 8 * 1 9 . 18 8 8 * 2 0 . 0 6 4 8 * 1 8 . 9 3 4 5 2 8 . 7 3 3 2 * 模 型 2 A 尹e 。 了 1 4 . 5 9 9 3 14 . 7 8 4 3 1 3 . 8 4 5 5 * 1 4 . 6 1 0 8 1 6 . 3 2 9 4 2 2 . 2 2 6 4 1 6 . 4 5 0 2 1 8 . 8 0 7 0 2 0 . 7 0 1 6 1 7 . 9 8 2 6 * 1 7 . 4 2 7 3 1 8 . 2 0 7 2 1 8 . 8 4 6 2 2 1 . 0 5 6 4 2 0 , 8 6 0 7 1 7 . 7 0 4 9 * 3 1 . 1 2 3 3 模 型 3 G M ( l , 1 ) 10 . 3 5 8 9 10 . 8 5 5 5 * 10 . 6 6 0 8 10 . 6 0 4 2 1 1 . 2 2 2 7 17 . 9 0 7 9 * 1 1 . 7 1 7 3 13 . 57 0 7 15 . 9 1 5 3 12 . 0 6 6 1 13 . 2 2 6 0 12 . 10 0 9 12 . 5 7 2 6 14 . 9 9 0 4 14 . 9 2 6 2 12 . 5 0 7 1 2 3 . 0 9 5 0 1 0 . 3 8 8 7 9 . 97 1 8 1 2 . 5 6 3 9 1 2 . 7 9 5 7 * 1 1 . 93 6 1 1 5 . 2 2 1 3 1 2 . 18 8 9 1 4 , 0 5 7 7 1 5 . 0 0 0 1 1 3 . 3 0 9 9 1 6 . 7 6 3 2 * 12 . 9 2 8 0 1 3 . 1 3 0 1 1 4 . 0 15 1 1 4 . 0 6 2 8 1 4 . 9 3 0 3 2 2 . 6 5 3 1 2 分析 与讨论 表 1一4 的模型 计算 出 的碳钢 和 低 合 金 钢 第 8 年腐蚀 率与暴 露试验 测 量 第 8 年 腐蚀数 据 比 较 表 明 : 相 同 的预测 模型 在不 同 的 地 区其 预测 结果与暴露试 验测量值 相 吻合程 度不 一 样 , 不 同 的预测 模型 在 同一 地 区 其预测 结果 与暴露试 验测 量 值相 吻合程度差 别较大 . 指数模 型 一 在 江津 ( 表 3 ) 、 广州 ( 表 4) 等 地区 的 预测 结 果 与其 他模型 预测 结果 相 比 , 多数材料 的腐蚀率 与实 际 值较吻 合 ; 指数模 型 2 在青 岛 ( 表 2) 地 区 的预 测 结 果 大 多数与 实际 值相吻合 ; 灰色系统模 型 总体来说预测结果与实际 测量值接近的比较少 ; 环 境综合 因 子 预测模 型 在北 京 ( 表 1) 地 区 的预 测 结 果 与其 他模 型预 测结 果相 比 , 多数材料 的 预测值与 实际 值较 吻合
·148。 北京科技大学学报 2000年第2期 同一种材料在不同地区运用不同的模型预 3结束语 测结果与该地区实测值接近程度不同.如材料 06 CuPCrNiMo在北京（表1）地区环境综合因子 本工作对常用的大气腐蚀预测模型的预测 预测结果与实测值较吻合；在青岛（表2）、江津 结果进行了分析比较，结果表明相同的材料在 (表3)、广州（表4）等地区指数模型1预测结果 不同的大气环境下存在着不同的大气腐蚀预测 与实测值较吻合， 模型，相同环境下的不同材料也有不同的大气 又如材料08A1在北京（表1）、青岛（表2）地 腐蚀预测模型.建立计算机大气腐蚀预测智能 区运用指数模型2预测其结果与实测值较吻合， 选择系统，方便、准确选择模型，以实现金属材 在江津（表3）、广州（表4），等地区指数模型1预 料的大气腐蚀预测，是非常必要的， 测结果与实测值较吻合， 致谢：作者衷心感谢全国大气腐蚀网站为积累环境腐蚀 不同种材料在同一地区运用不同的模型，预 数据而长期工作的全体科研工作者，感谢国家自然科学 测结果与该材料的暴露试验值相接近的程度不 基金委员会对本工作的资助， 同.如表1，北京地区O6 CuPCrNiMo,.10 CrCuSiV, 参考文献 10CrMoAl,14MnMoNdB,12CuMnCu,D36,16MnQ, 1 Cole L S.Resent Progress in Modeling Atmospheric Cor- A3,20号钢等材料适合于运用环境综合因子模 rosion.In:Publication of Vietnam Corrosion Metal Pro- 型进行预测；09 CuPCrNi,O9 CuPTiRE,O9 CuPCr- tection Association.Proceedings of the 11th Asian-Pacific NiA,15 MnMoVN,3C,16Mn,08Al等材料适用于运 Corrosion Control Conference.Hochiminh City:Vietnam, 用指数模型2进行预测：09MnNb(s)钢运用指数 1999.94 模型一较为精确， 2 Farrow L A,Graedel T E.Gildes Model Studies of Aqueous Chemistry:II-The Corrosion of Zinc in Gaseous Expo- 灰色系统的GM(1,1)模型，要求各处理点的 sure Chambers.Corrosion Science,1996,38(12):2181 试验时间间隔相等.而我国大气腐蚀网站所提 3侯文泰，于敬敦，梁彩凤.碳钢及低合金钢的大气腐 供的碳钢及低合金钢的材料数据腐蚀数据时间 蚀.中国腐蚀与防护学报，1993,13(4)：291 为1年，2年，4年，8年，其时间间隔不相等，它的4 Hou W T,Liang C F.8-Year Atmospheric Corrosion Ex-- 应用有一定的局限性. posure of Steels in China.Corrosion,1999,55(1):65 环境综合因子模型将环境因素引入大气腐 5唐其环.用GM(1,1)模型拟合大气腐蚀数据.腐蚀与防 护，1993,141)：40 蚀预测，并且只需要第1年的腐蚀数据便可实 6蔡建平，柯伟.应用人工神经网络预测碳钢、低合金钢 现大气腐蚀预测，这是其他预测模型没有能够 的大气腐蚀.中国腐蚀与防护学报，1997,17(4)：304 实现的.如果完善模型中的环境综合因子N,使7李牧铮，张军.环境因子与大气腐蚀关系的数学模型 其更接近实际情况，大气腐蚀环境综合因子的 和大气腐蚀预测.中国腐蚀与防护学报，1993,13(1)：10 预测模型将会有更高的应用价值. 8汪轩义，王光雍.环境因子对碳钢和低合金钢大气腐 蚀的影响.中国腐蚀与防护学报，1995,15(2)：125 9邓聚龙著.灰色系统基本方法.武汉：华中理工大学出 版社，1992.104 Comparison of Several Different Models in Atmospheric Corrosion Prediction MA Xiaoyan,WHAG Xiunyi,QU Zuyu,LI Changrong,Wang Guangyong Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing,100083,China ABSTRACT Atmospheric corrosion rates of carbon steel and low alloy steel were predicted by using differ- ent models:two regressive models(D-AT",D=ATe),GM(1,1)model of"Gray system",and synthetic fac- tors model of atmospheric corrosion.By comparing the calculated values with exposed test values,it indicated that same materials have different corrosion rules in different environments at the same time for different ma- terials have different prediction models in the same environment. KEY WORDS atmospheric corrosion;model;prediction
. 1 4 8 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0 年 第 2 期 同 一种材 料在 不 同地 区 运 用不 同 的模 型 预 测 结果 与该地 区 实测 值接近 程度不 同 . 如材 料 06 C uP C rN IM O 在北 京 ( 表 l) 地 区环 境综合 因 子 预 测 结果 与实测 值较 吻 合 ; 在 青 岛 ( 表 2) 、 江津 ( 表 3 ) 、 广州 ( 表 4) 等地 区 指数模 型 1 预测 结果 与实测值较 吻合 . 又如 材料 0 8 A I 在北京 ( 表 l ) 、 青 岛 ( 表 2 ) 地 区运用指数模 型 2 预测 其 结果 与实测 值较 吻合 , 在江津 ( 表 3 ) 、 广州 ( 表 4) , 等地区 指数模 型 1 预 测 结果 与实测 值 较吻 合 . 不 同种材料在 同一地 区运用 不 同 的模 型 , 预 测 结 果 与该材料 的暴 露试验值 相接近 的 程度 不 同 . 如表 l , 北 京地 区 0 6 C u p e 南iM o , 1 0 C rC u s iV, 10 C rM o A I , 14M n M o N dB , 12 C u M n C u , D 3 6 , 16M n Q , A 3 ,2 O 号 钢 等 材料 适合 于 运用 环境 综合 因子 模 型 进 行预测 ; 0 9 C uP e水 i , o g e 研iT 既 , o g C研e r - N IA , 1 SM n M o V N , 3 C , 1 6M n , OS A I 等材 料适用 于 运 用 指数模 型 2 进行 预测 ; 09 M Nn b( s )钢 运 用 指数 模 型 一 较 为 精确 . 灰色系统 的 G M ( 1 , l) 模 型 , 要 求各处理点 的 试 验 时间 间 隔 相 等 . 而 我 国大气 腐蚀 网 站 所提 供 的碳钢 及低合 金钢 的 材料数据 腐蚀数 据 时 间 为 1 年 , 2 年 , 4 年 , 8 年 , 其时 间 间隔 不 相 等 , 它 的 应用有 一 定 的 局 限性 . 环 境综合 因 子模 型 将环 境 因 素 引入 大气 腐 蚀预测 , 并 且只 需要 第 1 年 的腐蚀 数据便可 实 现大气 腐蚀预 测 , 这是其他 预测 模 型没有 能 够 实现 的 . 如果完 善模 型 中 的环 境综合 因 子 N , 使 其 更接近 实际 情况 , 大气 腐蚀环境 综合 因 子的 预 测 模 型将 会有更 高 的应 用 价值 . 3 结束语 本工 作对 常用 的大气腐 蚀预测 模型 的预 测 结果 进行 了 分析 比较 , 结果 表 明相 同 的材料 在 不 同的 大气环境 下 存在着不 同 的 大气 腐蚀 预测 模 型 , 相 同 环境 下 的 不 同材料 也 有不 同 的 大气 腐蚀预测 模型 . 建立计算机 大气腐蚀预测 智能 选择 系统 , 方便 、 准确 选 择模型 , 以 实现 金属 材 料 的大气 腐蚀预 测 , 是 非常 必 要 的 . 致谢 : 作者 衷心 感谢 全 国大气腐 蚀 网站 为积 累环 境腐 蚀 数据 而长 期 工作 的全体 科研 工作 者 , 感谢 国家 自然科 学 基金 委 员会 对本 工 作的 资助 . 参 考 文 献 1 C o 1 e L S . R e s e n t P r o g r e s s i n M o d e li n g A tm o s Ph e r i e C o r - r o s i o n . I n : P u b li e at i o n o f V i e ut a m C o r o s i o n & M e at l P or - t e e ti o n A s s o e iat i o n . P or e e e d i n g s o f t h e l l th A s i a n 一 P ac iif e C o mr s i o n C o n t r o l C o n fe r e n e e . H o e h im i n h C i yt :V i e nt am , 1 9 9 9 9 4 2 F a r or w L A , G ar e d e l T E . G i 1d e s M o d e l S t u d i e s o f A q u e o u s C h e m i s t ry : 11 一 T h e C o r o s i o n o f Z i n e i n G a s e o u s E x P o - s u r e C h am b e r s . C o or s i o n S e i e n e e , 1 9 9 6 , 3 8 ( 1 2 ) : 2 1 8 1 3 侯文 泰 , 于敬 敦 , 梁彩 凤 . 碳 钢 及低 合金 钢 的大气腐 蚀 . 中国腐蚀 与 防护 学报 , 2 99 3 , 13 ( 4 ) : 2 9 - 4 H o u W T, L i an g C F . 8 一 eY a r A tm o s Ph e r i e C o or s i o n E x - P o s u er o f S et e l s i n C hi n a . C o r o s i o n , 1 9 9 9 , 5 5 ( 1 ) : 6 5 5 唐 其环 . 用 G M ( 1 , l) 模 型拟 合大 气腐 蚀数据 . 腐 蚀 与防 护 , 19 9 3 , 14 ( l ) : 4 0 6 蔡 建平 , 柯 伟 . 应用 人工 神经 网 络预 测碳钢 、 低合 金钢 的大 气腐 蚀 . 中 国腐蚀 与 防护学报 , 19 97 , 1 7 ( 4) : 3 04 7 李 牧铮 , 张 军 . 环境 因 子与大 气腐 蚀关 系 的数学 模型 和大气 腐蚀预 测 . 中国腐蚀与 防护学报 , 1 9 93 , 13( :1) l0 8 汪 轩义 , 王光 雍 . 环 境 因子对 碳钢 和低 合金 钢大 气腐 蚀 的影 响 . 中国腐 蚀与 防护 学报 , 19 95 , 1 5 (2) : 12 5 9 邓聚 龙著 . 灰 色系 统基本 方法 . 武 汉 : 华 中理工大 学 出 版 社 , 1 9 9 2 . 1 0 4 C o m P a r i s o n o f s e v e r a l D i fe r e n t M o d e l s i n A t m o s P h e r i e C o r r o s i o n P r e d i e t i o n 脱搜 」几口 oy an , 环7丈搜G Xi u ny i, Q U Z uy u, lL hC a 刀 g r o gn, 肠 gn G au n舒吟 gn M at e r i a l S e i e n e e an d E n g i n e e ir gn S c h o o l , U S T B e ij i n g , B e ij i n g , 10 0 0 83 , C h i n a A B S T R A C T A tm o s Ph e r i e e o r o s i o n art e s o f c a r b o n s te e l a n d l o w a ll o y s t e e l w e r e rP e d i e t e d b y u s i n g d i fe r - e nt m o d e l s : tw o r e gr e s s i v e m o d e l s (D 钊T ” , D =A 尸e 贸 ) , G M ( l , l ) m o d e l o f ” G r a y s y st e m , , , an d s y n th e t i e fa e - t o r s m o de l o f a it n o s Ph e r i e e or o s ion . B y e o m Par i n g ht e e a l e u l aet d v a l u e s w iht e x P o s e d t e s t v a l u e s , it i n d i e at e d ht at s a r n e m at e r i a l s h a v e d il介r e lt c o r o s i o n ur l e s i n d ifl 七er lt e n v i r o l ln l e flt s at ht e s a m e t im e fo r d lfl 七er in m a - t e r i a l s h va e d i fe r e n t Pr e id e t ion m o d e l s i n ht e s am e e vn ior mn e nt . K E Y W O R D S at m o s Ph e r i e c o mr s i o n ; m o d e l; Pr e d i e t i o n