第六章 結果分析與討論
第一節 鋼材曝曬劣化試驗結果
鋼材曝曬劣化試驗包含自然曝曬劣化試驗與鹽霧加速劣化試驗，其中自 然曝曬劣化試驗目前台南與基隆曝曬點試片已分別進行 7 個月與 6 個月曝曬 時間，因此可得到 3 個月與 6 個月曝曬腐蝕速率結果。而鹽霧加速劣化試驗 則使用台南實驗室鹽霧複合耐候試驗進行裸鋼 1000 小時加速劣化試驗過程。
壹、鋼材自然曝曬劣化試驗結果
本研究將各種披覆狀態之鋼材進行自然曝曬劣化試驗，相關試片經前處 理後，將試片裝設於曝曬架，至一定曝曬時間後取下，取下後先進行目視觀 察其表面腐蝕狀態。表 6-1 與表 6-2 分別代表為台南曝曬點試片 3 個月與 6 個月曝曬劣化後試片目視觀察記錄表，表 6-3 與表 6-4 為基隆曝曬點試片目 視觀察記錄表。由表中可以明顯發現基隆曝曬點試片裸鋼腐蝕狀況較台南曝 曬點嚴重。而具有防蝕系統的塗裝鋼板試片在 6 個月的曝曬時間下並無腐蝕 生成物生成，且塗裝的光澤度仍與試片開始曝曬的狀況差異不大。鍍鋅試片 雖無腐蝕生成物生成，但表面之光澤度有喪失變粗糙之情形。
表 6-1 台南曝曬點試片目視觀察記錄表（3 個月曝曬期）
表面狀態 腐蝕生成物
表 6-3 基隆曝曬點試片目視觀察記錄表（3 個月曝曬期）
表面狀態 腐蝕生成物
目視觀察後，隨即再依鋼板試片批覆材料之不同，配合 5-3 節之方法進 B03N-1 無 90 751.04 746.92 4.12 124.85
B03N-2 無 90 724.16 720.12 4.04 122.42 B03N-3 無 90 733.28 729.22 4.06 123.03
123.43
P03N-1 塗裝 90 725.13 724.04 1.09 33.03 P03N-2 塗裝 90 730.96 730.06 0.90 27.27 P03N-3 塗裝 90 730.85 729.98 0.87 26.36
28.89
Z03N-1 鍍鋅 90 734.53 734.02 0.51 15.45 Z03N-2 鍍鋅 90 730.62 729.88 0.74 22.42 Z03N-3 鍍鋅 90 721.82 720.96 0.86 26.06
21.31
B06N-1 無 180 736.41 729.16 7.25 219.70 B06N-2 無 180 729.84 722.53 7.31 221.52 B06N-3 無 180 737.16 729.74 7.42 224.85
222.02
P06N-1 塗裝 180 740.36 739.52 0.84 25.45 P06N-2 塗裝 180 747.63 746.91 0.72 21.82 P06N-3 塗裝 180 742.31 741.78 0.53 16.06
21.11
Z06N-1 鍍鋅 180 750.09 749.33 0.76 23.03 Z06N-2 鍍鋅 180 731.17 730.56 0.61 18.48 Z06N-3 鍍鋅 180 728.84 728.03 0.81 24.55
22.02
單位面積損失量 B03K-1 無 90 736.59 723.71 12.88 390.30
B03K-2 無 90 741.19 728.23 12.96 392.73 B03K-3 無 90 734.76 722.11 12.65 383.33
388.79
P03K-1 塗裝 90 751.14 750.75 0.39 11.82 P03K-2 塗裝 90 748.35 747.68 0.67 20.30 P03K-3 塗裝 90 733.54 732.80 0.74 22.42
18.18
Z03K-1 鍍鋅 90 731.48 730.77 0.71 21.52 Z03K-2 鍍鋅 90 749.26 748.50 0.76 23.03 Z03K-3 鍍鋅 90 737.88 737.26 0.62 18.79
21.11
B06K-1 無 180 747.21 723.56 23.65 716.67 B06K-2 無 180 723.64 700.09 23.55 713.64 B06K-3 無 180 735.47 712.50 22.97 696.06
708.79
P06K-1 塗裝 180 729.44 728.60 0.84 25.45 P06K-2 塗裝 180 730.62 729.87 0.75 22.73 P06K-3 塗裝 180 748.36 747.57 0.79 23.94
24.04
Z06K-1 鍍鋅 180 750.02 749.23 0.79 23.94 Z06K-2 鍍鋅 180 739.41 738.60 0.81 24.55 Z06K-3 鍍鋅 180 742.68 742.05 0.63 19.09
22.53
（資料來源：本研究整理）
將表 6-5 與表 6-6 之試片重量差異試驗結果，換算成單位面積損失量，
則圖 6-1 為 3 個月單位面積損失量比較圖，圖 6-2 為 6 個月單位面積損失量 比較圖，由圖中可以發現放置於基隆曝曬點之裸鋼腐蝕程度較台南曝曬點 高；表面具有防蝕系統的塗裝與鍍鋅鋼板，無論在基隆或台南曝曬點，其單 位面積損失量均相當低，表面幾乎無腐蝕生成物，此與表 6-1 至表 6-4 的外 觀觀察結果相同。
0 200 400 600 800
單位面積損失量(g/m2 ）
台南曝曬點 基隆曝曬點
裸鋼試片 塗裝試片 鍍鋅試片
圖 6-1 鋼材自然曝曬劣化 3 個月之單位面積損失量
（資料來源：本研究整理）
0 200 400 600 800
單位面積損失量(g/m2 ）
台南曝曬點 基隆曝曬點
裸鋼試片 塗裝試片 鍍鋅試片
圖 6-2 鋼材自然曝曬劣化 6 個月之單位面積損失量
（資料來源：本研究整理）
當比較裸鋼材料時，圖 6-3 為各曝曬點裸鋼試片 3 個月與 6 個月曝曬時 間下之單位面積損失量，由圖中可以發現其單位面積損失量由隨著曝曬時間 增加的趨勢，增加幅度為 1.8 至 1.82 倍之間。圖 6-4 為塗裝鋼板比較圖，由 圖中可以發現其單位面積損失量並不會隨著時間有所增加，最大差異值僅在 7.78 g/m2。圖 6-5 為鍍鋅鋼板之比較圖，由圖中可以發現單位面積損失量雖 隨著時間略為增加，但其差異並不大。
0 100 200 300 400 500 600 700 800
單位面積損失量(g/m2 ）
台南曝曬點 基隆曝曬點
三個月 六個月
圖 6-3 裸鋼試片 3 個月與 6 個月曝曬時間下之單位面積損失量
（資料來源：本研究整理）
0 5 10 15 20 25 30
單位面積損失量(g/m2 ）
台南曝曬點 基隆曝曬點
三個月 六個月
圖 6-4 塗裝試片 3 個月與 6 個月曝曬時間下之單位面積損失量
（資料來源：本研究整理）
0 5 10 15 20 25 30
單位面積損失量(g/m2 ）
台南曝曬點 基隆曝曬點
六個月
圖 6-5 鍍鋅試片 3 個月與 6 個月曝曬時間下之單位面積損失量
（資料來源：本研究整理）
除可利用單位面積損失量來表示腐蝕程度外，亦可藉由腐蝕速率來比較 試片於不同氣候條件下之腐蝕難易度。腐蝕速率通常以 mpy 作為單位，即於 此氣候條件下，鋼板每年腐蝕多少千分之 1 英吋（mil per year），若換算成公 制，則 40 mpy 相當於每年腐蝕 1 mm 厚度。而腐蝕速率可依式（6-1）計算：
A T D
W K rate
Corrosion
( )/ (6-1)式中
K
為單位常數，若以 mpy（mils per year）為腐蝕速率單位，其值 為 3.45×10-6，W
為劣化前後重量損失（單位為公克），A
為劣化接觸面積（單 位為平方公分），T
為劣化時間（單位為小時），D
為材料密度（單位為 g/cm3）。 表 6-7 與表 6-8 分別為台南與基隆曝曬點試片腐蝕速率計算值。以文獻對腐 蝕速率與容忍度的經驗分類而言，當腐蝕速率小於 4 mpy 時，可以視為具低 腐蝕區域；4 mpy 至 40 mpy 之間時，認為高腐蝕區域；大於 40mpy 則認為 該地點為具嚴重腐蝕區域。由表中可以發現基隆曝曬點裸鋼試片腐蝕速率最 高，約為 7~8 mpy，初步歸類為高腐蝕區域。台南則小於 2.5 mpy 為低腐蝕區域。但以此方式區分，仍需 3 年以上長期試驗之腐蝕速率平均值加以驗證。
試片
B06K-1 無 180 23.65 7.24
B06K-2 無 180 23.55 7.21
B06K-3 無 180 22.97 7.04
7.17
若將不同劣化時間的腐蝕速率相互比較，則圖 6-6 為裸鋼試片之腐蝕速 率變化。由圖中可以發現無論台南或基隆曝曬點，裸鋼之腐蝕速率均隨著時 間的增加而有略為下降之趨勢。由於曝曬劣化時間介於 4 月至 11 月之間，其 氣候與雨量之變化差異不大，因此腐蝕速率變化幅度不大。圖 6-7 與 6-8 則 為塗裝鋼板試片與鍍鋅鋼板試片。兩種試片腐蝕速率均隨著時間下降，下降 幅度約為 1 倍。原因在於塗裝鋼板與鍍鋅鋼板試片表面均無明顯腐蝕生成物 產生。導致時間增加時，腐蝕速率隨著曝曬天數倍率下降。
0 1 2 3 4 5 6 7 8
腐蝕速率(mpy）
台南曝曬點 基隆曝曬點
三個月 六個月
圖 6-6 裸鋼試片 3 個月與 6 個月曝曬時間下之腐蝕速率
（資料來源：本研究整理）
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
腐蝕速率(mpy）
台南曝曬點 基隆曝曬點
六個月
圖 6-7 塗裝鋼板試片 3 個月與 6 個月曝曬時間下之腐蝕速率
（資料來源：本研究整理）
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
腐蝕速率(mpy）
台南曝曬點 基隆曝曬點
三個月 六個月
圖 6-8 鍍鋅鋼板試片 3 個月與 6 個月曝曬時間下之腐蝕速率
（資料來源：本研究整理）
貳、鋼材鹽霧加速劣化試驗結果
鹽霧加速劣化試驗係將裸鋼試片至於建研所台南實驗室鹽霧複合耐候試 驗機中，以 50 g/L 鹽水濃度對試片進行連續噴霧劣化，劣化時間為 100 小時、
300 小時、500 小時、700 小時、與 1000 小時。劣化後將裸鋼試片依 5-3-1 節酸洗方式去除腐蝕生成物，相關試驗結果如表 6-9 所示，而由重量損失可 以計算單位面積損失量。將表 6-9 試片重量損失結果代入式（6-1），則可計 算腐蝕速率，如表 6-10 所示。圖 6-9 將單位面積損失量與劣化時間進行比較。
圖中圓形點為各烈化時間之結果，由圖中可以發現單位面積損失量隨著劣化 時間之增加而有上昇之趨勢。同張圖亦將各劣化時間腐蝕速率以菱形點標示 於上，由圖中可以發現腐蝕速率隨著時間有下降之趨勢，但 100 小時較 300 小時之腐蝕速率快了 2.46 倍，而 300 小時與 500 小時僅快了 1.39 倍，500 小 時與 700 小時腐蝕速率差距更縮小至 1.15 倍，而 700 小時與 1000 小時之腐 蝕速率相當。由於鹽霧加速劣化試驗環境條件均設定於同一參數。因此可以 說明當腐蝕開始發生後，初期的腐蝕速率相當快，但當表面全面腐蝕後，會 形成類似保護膜作用，而後氯離子必須先侵入與破壞此保護膜，才能繼續與 基材產生腐蝕的氧化反應，所以這也是第 700 小時腐蝕速率變慢之原因，而 這樣的反應會漸漸類似擴散反應形成穩態，故造成 1000 小時腐蝕速率與 700 小時相當之原因。
表 6-9 裸鋼試片經鹽霧加速劣化試驗後重量損失結果
B100-1 100 742.11 730.08 12.03 364.55 B100-2 100 724.65 711.66 12.99 393.64 B100-3 100 732.54 721.17 11.37 344.55
367.58
B300-1 300 740.29 725.64 14.65 443.94 B300-2 300 750.16 735.06 15.10 457.58 B300-3 300 733.61 718.89 14.72 446.06
449.19
B500-1 500 742.58 724.38 18.20 551.52 B500-2 500 739.48 721.50 17.98 544.85 B500-3 500 740.24 722.99 17.25 522.73
539.70
B700-1 700 740.57 719.52 21.05 637.88 B700-2 700 733.47 711.29 22.18 672.12 B700-3 700 735.12 713.48 21.64 655.76
655.25
B1000-1 1000 746.25 715.70 30.55 925.76 B1000-2 1000 740.38 708.64 31.74 961.82 B1000-3 1000 740.95 710.96 29.99 908.79
932.12
（資料來源：本研究整理）
表 6-10 裸鋼試片經鹽霧加速劣化試驗後之腐蝕速率計算
B100-1 100 12.03 159.20 B100-2 100 12.99 171.90 B100-3 100 11.37 150.47
160.52
B300-1 300 14.65 64.62 B300-2 300 15.10 66.61 B300-3 300 14.72 64.93
65.39
B500-1 500 18.20 48.17 B500-2 500 17.98 47.59 B500-3 500 17.25 45.66
47.14
B700-1
700 21.05 39.80 B700-2
700 22.18 41.93 B700-3
700 21.64 40.91
40.88
B1000-1
1000 30.55 40.43 B1000-2
1000 31.74 42.00 B1000-3
1000 29.99 39.69
40.71
（資料來源：本研究整理）
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 9001000 Exposure time (hour)
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 9001000 Corrosion rate
圖 6-9 鹽霧加速劣化時間與單位面積損失量及腐蝕速率關係圖
形點為鹽霧加速劣化試驗結果，三角形點為基隆自然曝曬劣化試驗結果，菱 形點則為台南曝曬點結果。由圖可以明顯發現經鹽霧加速劣化的試片腐蝕程 度明顯高於自然曝曬，而基隆曝曬點則因臨海較近明顯高於台南曝曬點。
圖 6-10 加速劣化及自然曝曬劣化單位面積損失量與時間關係圖
（資料來源：本研究整理）
由於裸鋼試片的腐蝕型式為均勻腐蝕狀態，因此當基材表面腐蝕生成物 所形成氧化膜被破壞與再生的速率在長期而言，應屬於穩定狀態，此點可由 6-1-2 節鹽霧加速劣化的試驗結果可以驗證。依此論點，本研究目前雖無超過 9 個月的自然曝曬劣化試驗結果，但若假設第 3 個月與第 6 個月自然曝曬劣 化單位面積損失量是屬於線性的關係，則其線性斜率（g/m2/month）可以定
之關係曲線，可以獲得各種試驗的單位面積內裸鋼損失量的速率，代入下式，
便可以得到加速劣化與自然曝曬劣化之間的關聯係數
。n a
S
S
（6-2）式（6-2）中
S 為單位面積內加速劣化裸鋼試片損失量的速率
a（g/m2/month），
S 為單位面積內自然劣化裸鋼試片損失量的速率
n（g/m2/month）。表 6-11 則為本研究的
S 與
aS 值，及計算所得的關聯係數
n
。表 6-11 本研究裸鋼試片的
S 、
aS 值、與關聯係數
n
計算值劣化方式 曝曬點 a
S
（g/m2/month）
S
n（g/m2/month）
關聯係數
鹽霧加速 ---- 444.64 ---- ----台南 ---- 32.86 13.53 自然曝曬
基隆 ---- 106.67 4.17
（資料來源：本研究整理）
由關聯係數可以初步說明鹽霧加速劣化裸鋼試片 1 個月相當於台南曝曬 點進行 13.53 個月試驗過程；亦相當於基隆曝曬點進行 4.17 個月試驗過程。
因此當後續研究於其他地點設置自然曝曬場時，可藉由此方式建立各種氣候 環境與腐蝕程度關聯性，以供快速評估使用。而接續本研究所進行的長期自 然曝曬試驗所得之數據，亦可對此初步結果進行驗證與修正。