VDI 3958 Blatt 10-2012 Environmental simulation - Exposure of materials to gaseous air pollutants.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltsimulationSchadbegasung von WerkstoffenEnvironmental simulationExposure of materials to gaseous air pollutantsVDI 3958Blatt 10 / Part 10Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-WerteVDI-RICHTLINIENZu

2、beziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin Alle Rechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit

3、Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.020.99Januar 2012January 2012The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The Ger

4、man version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . .

5、. 22 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Begasungsexperimente ohne Strahlungseinfluss . . . . . . . . . . . . . . . 33.1 Versuchseinrichtung . . . . . . . . . . . . . 33.2 Schrfegrade . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Vorbehandlung. . . . . . . . . . . . . . . . 53.4 Untersu

6、chungen vor Versuchsbeginn . . . . 53.5 Korrosivittssensoren . . . . . . . . . . . . 53.6 Versuchsdurchfhrung. . . . . . . . . . . . 53.7 Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . 63.8 Untersuchungen nach Versuchsende . . . . 63.9 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . 64 Begasungsexperiment

7、e mit zustzlichem Strahlungseinfluss . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 Versuchseinrichtung . . . . . . . . . . . . . 74.2 Schrfegrade . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.3 Vorbehandlung. . . . . . . . . . . . . . . . 94.4 Untersuchungen vor Versuchsbeginn . . . . 94.5 Korrosivittssensoren . . . .

8、. . . . . . . . 94.6 Versuchsdurchfhrung. . . . . . . . . . . . 94.7 Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . 114.8 Untersuchungen nach Versuchsende . . . . 114.9 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . 115 Wirkungen von Schadgasen . . . . . . . . . . 12Anhang Beschreibung der Versuchseinric

9、htung . . . .12Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . .

10、. . . . 33 Gas corrosion tests without radiation effects . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1 Test set-up. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2 Degrees of severity . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Pre-treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.4 Examinations before start of test . . . . .

11、. . 53.5 Corrosivity sensors . . . . . . . . . . . . . . 53.6 Test procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 53.7 Follow-up treatment . . . . . . . . . . . . . 63.8 Examinations after end of test . . . . . . . . 63.9 Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Gas corrosion tests with additiona

12、l radiation effects . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 Test set-up. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.2 Degrees of severity . . . . . . . . . . . . . . 84.3 Pre-treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.4 Examinations before start of test . . . . . . . 94.5 Corrosivity sensors . . . .

13、. . . . . . . . . . 94.6 Test procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 94.7 Follow-up treatment . . . . . . . . . . . . . 114.8 Examinations after end of test . . . . . . . . 114.9 Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Effects of gaseous air pollutants . . . . . . . . 12Annex Descriptio

14、n of the test set-up. . . . . . . . . . . . 12Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22FrhereAusgaben: 03.02; 01.11 Entwurf, deutschFormer editions: 03/02; 01/11Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltqualittB55EB1B3

15、E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 VDI 3958 Blatt 10 / Part 10VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000. Alle Rech

16、te, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in d

17、enVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3958.EinleitungNeben klimatischen Faktoren wie Temperatur, re

18、lati-ver Luftfeuchte, Niederschlgen, Sonnenstrahlung,Windgeschwindigkeit und nderungsgeschwindig-keit von Temperatur und Feuchte, beeinflussenSchadgase mageblich die atmosphrische Korrosionund Alterung von Werkstoffen.Zur Simulation des Schadgaseinflusses benutzt mandie Methodik der Umweltsimulation

19、 (sieheVDI 3958 Blatt 1). Dabei werden Versuchsatmo-sphren mit zum Teil erhhten Schadgaskonzentrati-onen verwendet.Die in der vorliegenden Richtlinie beschriebenen Me-thoden knnen in Ergnzung zu anderen Regelwer-ken fr jede Umweltsituation angewendet werden.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie gilt f

20、r die Simulation des korrosi-ven Einflusses von Umweltbedingungen (z.B. Be-triebs-, Transport- und Lagerbedingungen) auf Werk-stoffe und Produkte (Wirkungsobjekte). Die Richtlinie beschreibt Vorgehensweisen, um aufder Grundlage von Vergleichen Empfehlungen frdie Auswahl von Werkstoffen und deren Ein

21、satz inBauteilen im Hinblick auf die Korrosions- und Alte-rungsbestndigkeit zu geben. Sie beschreibt Metho-den der Schadbegasung von Werkstoffen und Bautei-len in allgemeingltiger Form. Untersuchungen anbestimmten Werkstoffen wie Elastomeren oder Na-tursteinen knnen zustzliche Anforderungen stellen,

22、die in den Einzelanforderungen an diese Proben defi-niert werden sollten und hier nicht aufgefhrt sind.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of

23、 reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI Notices (www.vdi-richtlin

24、ien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3958.IntroductionIn addition to climatic factors such as temperature,relative humidity, precipitation,

25、solar radiation, windspeed and the rate of change of temperature and hu-midity, gaseous air pollutants significantly affect theatmospheric corrosion and ageing of materials. Environmental simulation is the method applied tosimulate the effect of gaseous air pollutants (seeVDI 3958 Part 1). Thereby,

26、experimental atmos-pheres are used, some of which have increased gase-ous air pollutant concentrations. The methods described in this guideline can be ap-plied to any environmental situation as a supplementto other codes of practice.1 ScopeThis guideline applies to the simulation of the corro-sive e

27、ffect of environmental conditions (for exampleoperating, transport and storage conditions) on mate-rials and products (exposed objects).It describes procedures so that on the basis of com-parisons recommendations can be made for selectingmaterials and for their use in components with re-spect to the

28、ir resistance to corrosion and ageing. Theguideline describes general methods for the exposureof materials and components to gaseous air pollu-tants. Studies on certain materials, for example elas-tomers or natural stone, may necessitate additionalrequirements which should be defined in the individ-

29、ual specifications of these samples; they are not givenhere.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3958 Blatt 10 / Part 10 3 Die Richtlinie stellt zunchst die Vorgehensweise derUmweltsimulation bei

30、Untersuchungen ohne signifi-kanten Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Alte-rung und Lebensdauer des Wirkungsobjekts dar, z.B.bei Bauteilen, die nicht dem Sonnenlicht ausgesetztsind, oder wenn die Alterung des Wirkungsobjektsdurch Sonnenstrahlung nicht Gegenstand der Unter-suchung ist.Des Weiteren

31、beschreibt die Richtlinie die Vorge-hensweise der Umweltsimulation bei Untersuchun-gen mit signifikantem Einfluss der Sonnenstrahlungauf die Alterung und Lebensdauer des Wirkungsob-jekts, z.B. bei Polymerwerkstoffen und -bauteilen,bei Naturstoffen oder bei Wirkungsobjekten mit frdie Alterungsvorgnge

32、 wichtigen strahlungsbeding-ten Trocknungs-, Befeuchtungs- und Erwrmungs-vorgngen.Fr Wirkungsuntersuchungen an polymeren Werk-stoffen wird die Verwendung von VDI 3958 Blatt 11empfohlen.2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:NutzraumDer Teil des Kammervolumens, in

33、nerhalb dessen dieKorrosion eines Referenzmaterials (Korrosivittssen-sor, z.B. Glassensoren nach VDI 3955 Blatt 2 oderKupferplttchen nach DIN EN 60068-2-60) an kei-ner Stelle mehr als 15 % vom Durchschnittswert derKorrosion aller Proben des Referenzmaterials inner-halb der Kammer abweicht.Strahlungs

34、einflussSowohl der Einfluss natrlicher Sonnenstrahlung alsauch der knstlicher Strahlungsquellen ( 280 nm).3 Begasungsexperimente ohne Strahlungseinfluss3.1 VersuchseinrichtungDie Versuchseinrichtung besteht aus mindestens ei-ner Versuchskammer, die mit einem Klimamess- oderKlimaregelsystem, einem Ga

35、sversorgungssystemund einer Messeinrichtung fr die Gaskonzentratio-nen ausgerstet ist (Beispiele fr Versuchseinrichtun-gen siehe Anhang).Die Einzelheiten der Konstruktion sind nicht standar-disiert, mssen aber so gestaltet sein, dass die Bedin-gungen fr die jeweilige Versuchsmethode (sieheTabelle 1)

36、 innerhalb des gesamten Nutzraums er-fllt werden und mit folgenden Anforderungen ber-einstimmen:First, the guideline depicts the procedure of environ-mental simulation for studies without significant ef-fects of solar radiation on ageing and life of the ex-posed object. This applies for example to c

37、omponentswhich are not exposed to sunlight, or if the effect ofsolar radiation on ageing of the exposed object is notsubject of the study.Furthermore, the guideline describes the procedure ofenvironmental simulation for studies with significanteffects of solar radiation on ageing and life of the ex-

38、posed object, for example in the case of polymer ma-terials and components, natural materials or exposedobjects with radiation-induced drying, wetting andheating processes which are important for the ageingprocesses.For studies of effects on polymer materials, the use ofthe guideline VDI 3958 Part 1

39、1 is recommended.2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the followingterms and definitions apply:Usable chamber spaceThat part of the chamber volume within which thecorrosion of a reference material (corrosivity sensor,for example glass sensors as specified in VDI 3955Part 2 or c

40、opper discs as specified in DIN EN 60068-2-60) differs at no point by more than 15 % from themean corrosion value of all samples of the referencematerial within the chamber.Radiation effectBoth the effect of natural solar radiation and artificialradiation sources ( 280 nm).3 Gas corrosion tests with

41、out radiation effects3.1 Test set-upThe test set-up consists of at least one test chamberwhich is equipped with a climate measuring or con-trol system, a gas supply system and a gas concentra-tion measuring device (for examples of test set-upsrefer to the Annex). The details of the design are not st

42、andardised butshall be selected in a way that the conditions for therespective test method (see Table 1) are met withinthe entire usable chamber space and comply with thefollowing requirements:B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutsche

43、r Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 4 VDI 3958 Blatt 10 / Part 10 Wassertrpfchen oder Aerosole drfen nicht un-gewollt in die Versuchskammer gelangen. Die Zusammensetzung der Luft fr die Verdn-nung der Schadgase muss ausreichend bekanntsein oder bestimmt werden. Zur Einstellung der relativen Luftfeucht

44、e mussdemineralisiertes Wasser verwendet werden. Das eingeleitete Gas-Luft-Gemisch muss derartdurch die Kammer strmen, dass gleiche Ver-suchsbedingungen innerhalb des Nutzraums si-chergestellt werden. Mindestens eine Probenahmestelle fr die Gas-analyse muss innerhalb des Nutzraums der Kam-mer liegen

45、.Die abgefhrten Gase mssen entsprechend den gesetz-lichen Bestimmungen behandelt oder entsorgt werden.3.2 SchrfegradeDer Schrfegrad des Versuchs muss je nach Anforde-rung an das zu untersuchende Wirkungsobjekt festge-legt werden. Er wird festgelegt durch die Einflussgr-en: Versuchsmethode Art und Ko

46、nzentration der verwendeten Schad-gase Temperaturen (Verlufe) Feuchte (Verlufe) Gasaustausch Versuchsdauer zustzliche Belastungen (z.B. mechanisch, elek-trisch)Tabelle 1. VersuchsmethodenParameter Methode 1 Methode 2 Methode 3 Methode 4Schadgase einzelnes Schadgas + Luftmehrere Schadgase + Lufteinze

47、lnes Schadgas + Luftmehrere Schadgase + LuftTemperatur und relative Luftfeuchtekonstant zyklischAustauschrate frTestatmosphrebevorzugt drei- bis zehnmal pro StundeTable 1. Test methodsParameter Method 1 Method 2 Method 3 Method 4Gaseous air pollutantsindividual gaseous air pollutant + airseveral gas

48、eous air pollutants + airindividual gaseous air pollutant + airseveral gaseous air pollutants + airTemperature and rela-tive humidity constant cyclicExchange rate of the test atmospherepreferably three to ten times per hour Water droplets or aerosols shall not pass uninten-tionally into the test cha

49、mber. The composition of the air used to dilute the gase-ous air pollutants shall be adequately known ordefined. Demineralised water shall be used to adjust therelative humidity. The gas-air mixture introduced shall flow throughthe chamber in such a manner as to ensure identi-cal test conditions within the usable chamberspace. There shall be at least one sampling position forgas analysis within the usable chamber space.The gases removed shall be treated or disposed of inaccor