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