在標(biāo)準(zhǔn)中定義溫度和相對(duì)濕度的困難

      關(guān)于溫度和相對(duì)濕度，標(biāo)準(zhǔn)都是怎么寫的？ISO 16151說明如下：“使用合適的系統(tǒng)保持試驗(yàn)箱體及其中試樣在規(guī)定的溫度和濕度條件下。在距離試驗(yàn)箱壁大于100mm的位置測(cè)量溫度。”ISO 9227中的描述與此非常類似。盡管ISO要求說明了試驗(yàn)箱壁絕緣層設(shè)計(jì)不良或其中含有加熱器時(shí)可能產(chǎn)生問題，如下面討論的，并未提到溫度和相對(duì)濕度測(cè)量的復(fù)雜性。ASTM B117和ASTM G85對(duì)溫度控制和測(cè)量的說法相同：“每個(gè)設(shè)置值及其誤差代表試驗(yàn)箱中某個(gè)位置在平衡條下件的操作控制點(diǎn)，而并不代表試驗(yàn)箱中測(cè)試參數(shù)的均勻性……”

      ASTM略有提及在定義腐蝕試驗(yàn)條件時(shí)面臨的挑戰(zhàn)，但并未直接說明。換言之，試樣周圍變化的微氣候給所有循環(huán)腐蝕試驗(yàn)帶來了溫度和相對(duì)濕度測(cè)量問題。例如，在干燥測(cè)試中，潮濕試樣和空氣交界的地方相對(duì)濕度不可避免地接近100%。但是，在距離試樣表面幾毫米的地方，相對(duì)濕度較低。此外，接近試驗(yàn)箱壁并遠(yuǎn)離潮濕表面的位置相對(duì)濕度也較低。以上事實(shí)告訴了試驗(yàn)箱制造商，安裝傳感器是一個(gè)復(fù)雜的問題。

      當(dāng)人為地在一個(gè)大房間而不是設(shè)計(jì)精良的試驗(yàn)箱中進(jìn)行循環(huán)腐蝕試驗(yàn)時(shí)，此問題會(huì)變得更加嚴(yán)重。很多汽車循環(huán)腐蝕方法的開發(fā)就是如此，如GMW 14872。在這種情況下，相對(duì)濕度傳感器可能距離試樣之間潮濕微氣候一米開外甚至更遠(yuǎn)，且室內(nèi)空氣循環(huán)程度不如傳統(tǒng)試驗(yàn)箱。于是導(dǎo)致室內(nèi)測(cè)量和在試樣附近測(cè)量得到的結(jié)果存在差異。

      盡管GMW 14872和大部分國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)回避討論相對(duì)濕度的測(cè)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(yàn)：大氣腐蝕。”與ISO標(biāo)準(zhǔn)不同，沃爾沃直接說明了試驗(yàn)箱絕緣壁問題，而不是規(guī)定了安裝傳感器的最小距離。它還說，“環(huán)境試驗(yàn)箱應(yīng)配備均勻有效的分布空氣的裝置，以保證試驗(yàn)箱中的溫度和濕度變化較小。”經(jīng)驗(yàn)豐富的讀者認(rèn)為使用“應(yīng)”和“小”等詞，意味著該陳述不是強(qiáng)制要求，而是希望達(dá)到的條件。在這種情況下，撰寫者明白在試驗(yàn)期間會(huì)產(chǎn)生微氣候，因此，有必要避免實(shí)際上無法達(dá)到的均勻性要求。該標(biāo)準(zhǔn)還說，“濕度和溫度傳感器應(yīng)體現(xiàn)出每個(gè)試驗(yàn)區(qū)的氣候條件。”使用“體現(xiàn)”一詞，好像是故意不精確，因?yàn)樗庾R(shí)到在試驗(yàn)期間變化的微氣候條件環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量的復(fù)雜性。此外，它還暗示有多種方法可以放置傳感器以得到試驗(yàn)箱溫度和相對(duì)濕度。

      這把我們引到了一個(gè)有關(guān)相對(duì)濕度傳感器的話題和在腐蝕環(huán)境中測(cè)量相對(duì)濕度面臨的難題。現(xiàn)代相對(duì)濕度傳感器技術(shù)名稱為“濕度計(jì)”，使用電阻和電容技術(shù)測(cè)量空氣中的水分。對(duì)探頭的準(zhǔn)確性和防腐蝕的權(quán)衡中，往往破壞了測(cè)量。它們中沒有一個(gè)能夠耐受腐蝕條件。而防止傳感器腐蝕是試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素，因?yàn)楦g溶液會(huì)降低測(cè)量的準(zhǔn)確性并導(dǎo)致這些（有時(shí)）昂貴的傳障感器出現(xiàn)故。一些制造商設(shè)計(jì)出了更加聰明的機(jī)制，在使用腐蝕溶液期間取出傳感器，以改善相對(duì)濕度傳感器的耐用性。此類系統(tǒng)面臨著設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，以及結(jié)合箱體中多變的微氣候，如何確定傳感器的位置。

      像沃爾沃此類腐蝕標(biāo)準(zhǔn)很少見，因?yàn)樗鼈兠枋隽藗鞲衅鞯念愋?，稱“使用設(shè)計(jì)用于測(cè)量高濕度水平的濕度計(jì)，如優(yōu)質(zhì)濕度傳感器或鍍金鏡露點(diǎn)計(jì)。”第二種無法用于腐蝕試驗(yàn)箱，但是很多試驗(yàn)箱制造商使用濕球/干球溫濕度計(jì)，因?yàn)槠錅?zhǔn)確度高且易于校準(zhǔn)。這項(xiàng)技術(shù)是在數(shù)個(gè)世紀(jì)前開發(fā)出來的，使用兩個(gè)溫度計(jì)，一個(gè)保持干燥，測(cè)量空氣溫度溫，而另一個(gè)上面有吸濕“襪”以保持其在測(cè)量期間濕潤(rùn)。由于水汽蒸發(fā)，導(dǎo)致濕球溫度讀數(shù)較干球溫度計(jì)的溫度讀數(shù)低。

      通過比較這兩個(gè)溫度并借助完善的濕度圖，就可以比較準(zhǔn)確地確定空氣的相對(duì)濕度。這些濕度計(jì)要求氣流流過濕球和干球，以促進(jìn)蒸發(fā)。懸掛式濕度計(jì)需要用戶在頭頂周圍搖擺以完成測(cè)量。將此系統(tǒng)用于腐蝕試驗(yàn)箱中時(shí)，有兩個(gè)因素使測(cè)試變得復(fù)雜。第一，干球溫度計(jì)必須保持干燥且濕球襪必須保持濕潤(rùn)、清潔且無鹽。第二，必須在保持有足夠的氣流流經(jīng)濕球以促進(jìn)蒸發(fā)的前提下實(shí)現(xiàn)第一點(diǎn)。因此，試驗(yàn)箱制造要么清洗濕球中的鹽并保持干球干燥，要么避免濕球和干球處在腐蝕的環(huán)境中。而且，涉及到試驗(yàn)箱中的微氣候，傳感器的安裝位置一直是個(gè)問題。ASTM使用“代表”一詞解決此問題，而沃爾沃采用“體現(xiàn)”。在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)期間，試驗(yàn)箱空氣每分鐘交換數(shù)次，試驗(yàn)箱最終達(dá)到平衡條件。這使得試驗(yàn)箱空氣出口成為測(cè)量試驗(yàn)箱工作狀態(tài)的理想位置。

這座位于奧地利薩爾茨堡市的19中后期氣象站，在2007年被選為歷史地標(biāo)。右圖為其顯示相對(duì)濕度的側(cè)面。這個(gè)時(shí)代的濕度計(jì)常常用人類頭發(fā)的張力度量，頭發(fā)的張力會(huì)根據(jù)空氣中的濕氣含量不同而改變。

腐蝕標(biāo)準(zhǔn)中的相對(duì)濕度條件：需要些什么？

      我們已經(jīng)討論了在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中試驗(yàn)箱工作狀態(tài)的復(fù)雜性及用于測(cè)量溫度和相對(duì)濕度的各種技術(shù)，現(xiàn)在，我們可以延伸到汽車循環(huán)試驗(yàn)。這些試驗(yàn)的一個(gè)共同特征是GMW 14872稱為“環(huán)境階段”的，它是溫度和相對(duì)濕度控制室中開發(fā)的測(cè)試循環(huán)的一部分。此階段的溫度為25±3°C且相對(duì)濕度為45±10%。福特和大眾的環(huán)境階段溫度為23°C、相對(duì)濕度為50%，采用的誤差不同?；煜鸵恍┓制绲膩碓词窃O(shè)計(jì)用于進(jìn)行這些試驗(yàn)的腐蝕試驗(yàn)箱是否必須能夠控制相對(duì)濕度。此回答取決于安裝試驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)室是否可以可靠的滿足規(guī)定的條件。

      如果將實(shí)驗(yàn)室精確控制到標(biāo)準(zhǔn)所列環(huán)境條件，則可以通過打開試驗(yàn)箱蓋子或循環(huán)室內(nèi)空氣到箱內(nèi)試樣上等方式，將試樣暴露在這些條件中，從而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)箱內(nèi)外的平衡，這樣就無需調(diào)整和控制試驗(yàn)箱內(nèi)相對(duì)濕度。但是，將實(shí)驗(yàn)室條件控制到這些實(shí)驗(yàn)要求的精確度的少之又少，尤其是在腐蝕試驗(yàn)中。因此，一種實(shí)際的做法是，在試驗(yàn)箱中控制相對(duì)濕度來取代環(huán)境多變的實(shí)驗(yàn)室，這在市場(chǎng)是有必要的。此外，此標(biāo)準(zhǔn)還通過測(cè)量腐蝕樣片的質(zhì)量損失，以證明采取良好的控制措施是有必要的，以達(dá)到要求的質(zhì)量損失。在一些腐蝕試驗(yàn)中，正確地控制相對(duì)濕度非常重要，所以使用標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板仍是一個(gè)趨勢(shì)。

      針對(duì)這些多變的實(shí)驗(yàn)室條件，試驗(yàn)箱制造者在設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱時(shí)面臨的一大難題是，在很多環(huán)境中，很難達(dá)到環(huán)境階段所要求的溫度和相對(duì)濕度。例如，如果實(shí)驗(yàn)室的溫度控制在25°C且相對(duì)濕度上升到60%（如在夏季月份，室外露點(diǎn)比較高的時(shí)候），進(jìn)入腐蝕試驗(yàn)箱中的空氣必須除濕以達(dá)到要求的45±10%的相對(duì)濕度。如果實(shí)驗(yàn)室溫度達(dá)到29°C，則必須冷卻空氣，以達(dá)到“環(huán)境”條件。因?yàn)檫@些原因，很多試驗(yàn)箱制造商設(shè)計(jì)了制冷機(jī)和除濕系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)要求的條件。

      汽車循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的最佳實(shí)驗(yàn)室規(guī)范或許就是，不論標(biāo)準(zhǔn)是否特別要求，都使用有相對(duì)濕度控制功能且有空氣冷卻和除濕系統(tǒng)的試驗(yàn)箱。這樣可以保證最佳試驗(yàn)重復(fù)性和再現(xiàn)性。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：前路展望

      循環(huán)腐蝕試驗(yàn)已經(jīng)有一個(gè)世紀(jì)的歷史，相對(duì)而言，相對(duì)濕度控制是一個(gè)比較新的功能。與很多領(lǐng)域一樣，標(biāo)準(zhǔn)和在售試驗(yàn)設(shè)備功能之間存在一定的平衡。試驗(yàn)箱制造商和標(biāo)準(zhǔn)撰寫者必須并肩齊驅(qū)。幾十年來，雙方已經(jīng)開發(fā)出了在設(shè)備中無相對(duì)濕度控制的方法，但是越來越多的汽車OEM廠商認(rèn)為這種測(cè)試方法不可靠。隨著越來越多的具有相對(duì)濕度控制的設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)，標(biāo)準(zhǔn)撰寫者還必須將試驗(yàn)方法現(xiàn)代化，以利用更好的試驗(yàn)技術(shù)，同時(shí)保持硬件中性標(biāo)準(zhǔn)，以便市場(chǎng)公開競(jìng)爭(zhēng)。

Q-FOG CRH循環(huán)腐蝕鹽霧箱可進(jìn)行相對(duì)濕度控制。

結(jié)論

      在本文中，我們討論了腐蝕試驗(yàn)箱中相對(duì)濕度測(cè)量和控制的一些難題及之前采用的解決這些問題的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)椴煌臏y(cè)量技術(shù)可能在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)產(chǎn)生不同的試驗(yàn)條件，所以使用質(zhì)量損失樣片等測(cè)量參照可能還會(huì)增加。在未來幾年，試驗(yàn)設(shè)備制造商和標(biāo)準(zhǔn)纂寫者必須就濕度控制這一重要的試驗(yàn)要求之闡述及改良保持持續(xù)溝通。