鋼材曝曬劣化試驗

本研究所進行鋼材曝曬劣化試驗採用符合 ASTM G50 規範之開放式曝曬 架上進行。相關試驗進行需包含前置作業、曝曬劣化、與劣化後性質分析等 程序。前置作業又包含試片處理部分與曝曬架設置兩部份。由於計畫期程緣 故，自然曝曬劣化試驗僅能進行 3 個月與 6 個月曝曬時間，但亦提供足夠試 片，以供後續之研究。

壹、試片選擇與實驗設計

本研究預計進行一年期鋼材曝曬劣化試驗，除可了解整個試片曝曬劣化 前後之分析工作，亦可對所開放式曝曬架放置之場所依CNS 13404進行環境 腐蝕性質分類研究。因此相關使用鋼材為符合表3-4之標準試片。因此本部分 所採用之試片以一般結構常用之鋼材進行曝曬試驗研究。待測試片裸鋼之力

與化學成份標準如下表4-1所示。相關標準亦符合表3-4規定金屬標準試片。

試片尺寸訂定方面，本計畫之曝曬試片依ASTM G50規範規定採用面積100 mm×150 mm尺寸之試片，為避免機械加工所造成的晶界腐蝕與銹穿，其厚度 設定為6 mm（規範要求須大於0.75 mm，且建議小於6.25 mm）。實驗設計變 數上分別為表面處理方式、試驗週期、與曝曬位置三個因子的變數組合。其

除上述裸鋼試片準備外，亦探討各種表面處理的鋼材長期曝曬劣化的情

本研究使用之曝曬架為開放式型式，每個曝曬點預計放置 2 座曝曬架，

其中 1 座放置本研究所進行的金屬建材曝曬劣化，另 1 座則視所內需求曝曬 其他種類建材。相關材質與棚架開孔位置均依據 ASTM G50 建議之方式進行 設計，各試片放置的間距亦依規範規定，避免造成腐蝕生成物或含有其物質 之雨水從側面滴至另一試片上，各試片放置的間距亦有規範規定。因此每組 棚架可容納 45 片 100×150 mm 平板試片，並可依實際狀況容納不同尺寸曝曬 試片。試片放置曝曬架的最低離地高度，依規範須大於 750 mm 以上，以避 免雨水由地面回濺至待測試片上。試片與地面傾斜角度，規範規定可採 30 度、45 度、或垂直之方式，本計畫採用 45 度作為試片與地面傾斜角度，試 片曝曬面方向在基隆以面向海洋為主，台南與台北則擬面對赤道方向（南 方），以達到最大日照面積。其示意如圖 4-1 所示。

圖 4-1 本研究使用曝曬架之示意圖

（資料來源：本研究整理）

＞750mm

＞1850mm

45^。

参、曝曬點選擇

本計畫在台南歸仁風雨實驗室、台北景美材料實驗群實驗室、與基隆海 洋大學材料所頂樓適當地點架設開放式曝曬架，選擇地點除考量方便研究設 施管理外，這三處地點恰為符合三種典型氣候環境，分別為典型的低侵蝕性 鄉村環境、中度的都市環境，與高度侵蝕的海洋環境。

若將三地點附近 15 公里內氣象測候站的氣候加以統計平均如表 4-3 所 示，由表中可以發現基隆的年平均雨量大於台北與台南，相對的年平均降雨 日最少，亦表示日照時間最少。若依桑士維（Thornthwaite）對氣溫與雨量的 分類法，三地點洽分屬三種不同氣候型態，分別為溫帶重濕氣候、溫帶潤濕 氣候、熱帶潤濕氣候。在雨水年平均 pH 值方面，無論台北或台南 pH 大於 5.0，基隆則小於 pH5.0，依環保署定義屬於酸雨之範圍，主要原因在於此區 域屬於無天然屏障的東北季風迎風面。而酸雨對鋼材的抗腐蝕耐久性有極不 利因素。

就 CNS 13401 大氣腐蝕分類而言，潤濕時間、二氧化硫污染、與空氣落 鹽量為主要分類的依據。以潤濕時間而言，相對濕度大於 80％以上的時間便 可視為潤濕時間。圖 4-2 至圖 4-4 分別為基隆、台北、與台南 3 個曝曬點之 對濕度大於 80％以上的時間比例統計表（統計期間為 95 年 11 月至 96 年 10 月）。其平均值分別為基隆 43.32％、台北 43.21％、與台南為 20.83％。依分 類分別為基隆τ4、台北τ4、與台南為τ3。

項目 基隆 台北 台南 備註

年平均雨量（mm） 3755 2325.2 1672.4

1971~2000 年 統計資料

年平均降雨日（天） 206 170 94

1971~2000 年 統計資料

0%

95.11 95.12 96.01 96.02 96.03 96.04 96.05 96.06 96.07 96.08 96.09 96.10 月份

二氧化硫濃度(μg/m3)

圖 4-4 台南曝曬點之對濕度大於 80％以上的時間比例統計圖

（資料來源：中央氣象局）

曝曬點鄰近氣象站統計資料（統計期間為 95 年 11 月至 96 年 10 月）。其年平 均值分別為基隆 11.39％、台北 11.32％、與台南為 11.85％。依分類分別為基 隆 P0、台北 P0、與台南為 P0。若假設台北與臺南曝曬點空氣中落鹽量較低，

基隆因在臨海地區，落鹽量較高，將上述分類資料配合 CNS 13401 大氣腐蝕 分類，則初步可判斷基隆應屬於 C4高腐蝕性區域，台北為 C3中腐蝕性區域，

台南為 C₂ 低腐蝕性區域。唯此分類仍需實際實驗與空氣落鹽量調查進行驗 證。

0 2 4 6 8 10 12 14 16

95.11 95.12 96.01 96.02 96.03 96.04 96.05 96.06 96.07 96.08 96.09 96.10 月份

二氧化硫濃度(μg/m3 )

圖 4-5 基隆曝曬點之二氧化硫濃度比例統計圖 [15]

（資料來源：中央氣象局）

0 2 4 6 8 10 12 14 16

95.11 95.12 96.01 96.02 96.03 96.04 96.05 96.06 96.07 96.08 96.09 96.10 月份

二氧化硫濃度(μg/m3 )

圖 4-6 台北曝曬點之二氧化硫濃度比例統計圖 [15]

（資料來源：中央氣象局）

0 2 4 6 8 10 12 14 16

95.11 95.12 96.01 96.02 96.03 96.04 96.05 96.06 96.07 96.08 96.09 96.10 月份

二氧化硫濃度(μg/m3 )

圖 4-7 台南曝曬點之二氧化硫濃度比例統計圖 [15]

（資料來源：中央氣象局）