Солевой туман

Солевой туман — это дисперсная система, представляющая собой аэрозоль, состоящую из мельчайших капель водного раствора солей (преимущественно хлорида натрия) в газовой среде (обычно в воздухе). В технике и материаловедении под этим термином чаще всего понимают искусственно созданную коррозионную среду, используемую для ускоренных испытаний материалов и покрытий на стойкость к атмосферной коррозии. В природе солевой туман образуется над поверхностью морей и океанов в результате испарения водяных брызг, переносимых ветром.

Физико-химическая природа

Солевой туман относится к классу коллоидных систем, где дисперсной фазой являются капли раствора электролита, а дисперсионной средой — воздух. Размер капель в искусственном солевом тумане обычно варьируется от 1 до 10 мкм. Концентрация соли в растворе, как правило, составляет 5±1 % по массе, что приблизительно соответствует средней солёности Мирового океана. Основным коррозионно-активным компонентом является хлорид-ион (Cl⁻), который разрушает пассивные оксидные плёнки на поверхности многих металлов, инициируя электрохимическую коррозию. Влажность в камере солевого тумана поддерживается на уровне 95–100 %, что обеспечивает наличие тонкой плёнки электролита на поверхности образца — необходимое условие для протекания коррозионных процессов.

Применение в промышленности и науке

Испытания на коррозионную стойкость

Основная область применения искусственного солевого тумана — коррозионные испытания. Данный метод является стандартизированным и широко используется для оценки качества лакокрасочных, гальванических, анодно-оксидных и других защитных покрытий, а также для сравнения коррозионной стойкости различных металлов и сплавов. Испытания проводятся в специальных камерах (камерах солевого тумана), где образцы подвергаются воздействию аэрозоля при заданной температуре (обычно 35 °C) в течение определённого времени (от нескольких часов до нескольких тысяч часов).

Основные международные и национальные стандарты, регламентирующие проведение испытаний в солевом тумане:

• ISO 9227 — «Коррозионные испытания в искусственных атмосферах. Испытания в солевом тумане».
• ASTM B117 — «Стандартная практика эксплуатации аппарата для испытаний в солевом тумане (туманообразном)».
• ГОСТ 9.308-85 — «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний».
• ГОСТ Р 52763-2007 (аналог ISO 9227).

Результаты испытаний выражаются во времени до появления первых признаков коррозии (например, красной ржавчины на стали или белой ржавчины на цинке) или в балльной оценке степени поражения поверхности. Важно отметить, что испытания в солевом тумане являются ускоренными и не всегда коррелируют с реальной атмосферной коррозией в естественных условиях, так как в них отсутствуют такие факторы, как ультрафиолетовое излучение, циклические изменения температуры и влажности, а также загрязнители промышленного происхождения (SO₂, NOₓ).

Виды испытаний в солевом тумане

Стандартами предусмотрено несколько модификаций испытаний, отличающихся составом раствора и режимом воздействия:

• Нейтральный солевой туман (NSS — Neutral Salt Spray): наиболее распространённый метод. Используется 5% раствор хлорида натрия (NaCl) с pH в диапазоне 6,5–7,2. Применяется для испытаний металлов и покрытий в условиях, имитирующих морскую атмосферу.
• Уксуснокислый солевой туман (AASS — Acetic Acid Salt Spray): в раствор NaCl добавляется ледяная уксусная кислота для снижения pH до 3,1–3,3. Этот метод создаёт более агрессивную среду и используется для испытаний декоративных защитных покрытий (например, хромовых или никелевых).
• Ускоренный уксуснокислый солевой туман с добавлением хлорида меди (CASS — Copper Accelerated Acetic Acid Salt Spray): в раствор дополнительно вводится хлорид меди (CuCl₂) для ещё большего ускорения коррозии. Применяется для испытаний покрытий на алюминиевых сплавах, цинковых литьевых сплавов и других материалов.

Другие области применения

Помимо коррозионных испытаний, солевой туман используется в некоторых технологических процессах:

• Медицина: галотерапия (лечение в соляных пещерах или камерах) основана на вдыхании сухого солевого аэрозоля (галоаэрозоля), который образуется при диспергировании соли. Однако классический влажный солевой туман для этих целей применяется реже из-за риска раздражения дыхательных путей.
• Сельское хозяйство: в некоторых системах орошения и опрыскивания растений используются растворы минеральных солей, образующие туман.
• Метеорология: изучение природного солевого тумана важно для понимания процессов облакообразования (солевые частицы служат ядрами конденсации), переноса влаги и формирования климата в прибрежных зонах.

Природный солевой туман

В природных условиях солевой туман образуется в результате разбивания волн и последующего испарения капель морской воды, подхватываемых ветром. Концентрация соли в таком тумане может достигать значительных величин на расстоянии до нескольких километров от береговой линии. Природный солевой туман является мощным фактором коррозии металлических конструкций, зданий и сооружений в приморских районах, а также оказывает негативное влияние на растительность (засоление почв и листьев). Ветры, дующие с моря, переносят солевой аэрозоль на десятки и сотни километров вглубь континента, что приводит к ускоренной коррозии линий электропередач, мостов и других объектов инфраструктуры.

Оборудование для испытаний

Камера солевого тумана (соляной туман) представляет собой герметичный шкаф из коррозионно-стойкого материала (нержавеющая сталь, пластик). Основные элементы:

• Резервуар для раствора: ёмкость для приготовления и хранения солевого раствора.
• Распылитель (форсунка): устройство, с помощью которого сжатый воздух распыляет раствор, создавая туман. Обычно используется пневматический распылитель с регулируемым расходом.
• Система нагрева и поддержания температуры: обеспечивает заданную температуру в камере (обычно 35 °C).
• Система увлажнения: поддерживает относительную влажность на уровне 95–100%.
• Система сбора конденсата: для контроля расхода раствора и предотвращения переувлажнения.
• Держатели образцов: специальные стойки или подвесы для размещения испытуемых изделий под определённым углом (обычно 15–30° от вертикали).

Критика и ограничения метода

Несмотря на широкое распространение, метод испытаний в солевом тумане имеет ряд ограничений и подвергается критике:

• Некорреляция с реальными условиями: результаты испытаний в солевом тумане часто плохо коррелируют с данными натурных испытаний в различных климатических зонах (городская, промышленная, сельская атмосфера). Ускоренная коррозия в камере может сильно отличаться от механизмов коррозии в реальной среде.
• Воспроизводимость: результаты испытаний могут значительно варьироваться в зависимости от конструкции камеры, качества подготовки образцов, чистоты используемых реагентов и других факторов.
• Неприменимость для некоторых материалов: метод не подходит для оценки коррозионной стойкости нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов и других материалов, которые в реальных условиях образуют устойчивые пассивные плёнки. В солевом тумане эти плёнки могут разрушаться, что приводит к завышенной оценке коррозионной опасности.
• Отсутствие других факторов: испытания не учитывают воздействие УФ-излучения, циклических перепадов температуры, абразивного износа и других факторов, характерных для реальной эксплуатации.

В связи с этим в современной практике для более точной оценки коррозионной стойкости всё чаще применяются циклические коррозионные испытания (например, по стандартам VDA 621-415 или SAE J2334), которые включают чередование циклов воздействия солевого тумана, сушки и увлажнения, а также УФ-облучения.

Источники

1. ISO 9227:2017. Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests.
2. ASTM B117-19. Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus.
3. ГОСТ 9.308-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний.
4. Шлугер М. А., Ажогин Ф. Ф., Ефимов Е. А. Коррозия и защита металлов. — М.: Металлургия, 1981.
5. Улиг Г. Г., Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. — Л.: Химия, 1989.