背景：客户海景房室外栏杆在使用2~3年后发生生锈，其迎风面明显生锈严重，甚至局部区域管材完全腐蚀形成孔洞。为此委托实验室对栏杆生锈试样进行检测，分析生锈的原因，研讨生锈机理，以便针对性改善。

1.样品信息及分析方式
问题描述：一般栏杆制作过程为：工厂备料及开料→工厂焊接制作→(现场放线、预埋件施工)→金属基层喷砂防锈处理→底、面漆喷涂→包装后运输到现场→进厂检验→栏杆安装→验收。

本栏杆失效背景说明：栏杆素材为不同尺寸规格的镀锌方管，铁质钢材符合Q275标准(GB 700-88)，刷漆制程中分为三层：环氧富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆，完成后干漆膜总厚度≥200 μm，安装位置近海，常年受雨季及台风影响。委托样品如图1所示(严重生锈栏杆与轻微生锈栏杆)。

图1    栏杆现场锈蚀形态及委托样品形貌图

测试项目、测试规范、设备信息、实验条件及测试环境：

2.分析数据
检测结果

2.1 栏杆物性测试

2.1.1栏杆材质化学成分
对栏杆管材的化学成分进行测试，结果如表1所示，可见：
●根据GB700-88，栏杆钢材的化学成分明显不符合 Q 275规格，其成分符合Q 235 B，需要其力学性能指标进一步确定。

表1   成份测试结果(wt %)

2.1.2  栏杆油漆层膜厚测试

对栏杆正常位置油漆层膜厚进行观察及测量，结果如图2及表2所示，可见：
●油漆层厚度基本均匀，膜层之间结合良好，膜层厚度总计212.2 μm，符合钢制栏杆行业技术标准规定。

图2  油漆层形貌(100×)

表2   油漆层测试结果

2.1.3  栏杆百格测试
取生锈较轻栏杆目视表面油漆层质量良好位置进行百格测试，结果如图3及表3所示，可见：
●边长为2 cm的方格中有3小格从管材表面脱落，依据ASTM D3359评级为3B级；
●基材表面成分主要为Zn，应为其镀锌层；
●掉落油漆位置1表面有较多刮痕，同时存在小颗粒状的异物，成分中含有腐蚀性元素S、Cl等，局部区域有油漆层残留；
●管材表面颗粒状异物、残留清洗剂等，将会降低油漆层底漆与管材表面的附着力，造成百格测试中掉漆。

图3  百格测试后试样形貌图及EDS分析位置

表3   EDS测试结果

2.2  试样表面观察

对栏杆表面形貌进行观察，结果如图4所示，可以发现：
●漆层的局部位置有这些特征：漆面正常、漆面鼓包、漆面鼓包生锈、漆层脱落+红锈斑、铁基材严重腐蚀穿孔。

图4  栏杆表面形貌图

2.3  试样表面SEM +EDS分析
对栏杆不同特征位置（掉漆位置、仅鼓包位置、鼓包生锈位置）取样，并进行SEM +EDS分析，结果如图5~6及表4所示，可以发现：
●掉漆位置油漆层几乎脱落完全裸漏基材，周围的油漆层严重开裂、破损，表面覆盖其氧化物 Fe2O3，同时存在腐蚀性元素Cl；
●仅鼓包位置油漆层炸裂，表面整体光滑、完整，局部区域存在微量针孔；
●鼓包生锈位置油漆层龟裂，表面破碎，表面成分中含有铁锈 Fe2O3与腐蚀性元素Cl。

图5  试样表面形貌

图6   EDS成分分析位置（100×）

表4   EDS成分分析结果（wt %）

2.4  试样切面SEM +EDS分析
对试样（正常位置、仅鼓包位置、鼓包生锈位置）的切片进行SEM + EDS分析，结果如图7~8及表5~6所示，可见：
●油漆层与基材之间存在间隙会降低其附着力，造成百格测试不良；
●油漆层与管材（镀锌钢管）结合面应为Zn层，仅鼓包位置与鼓包生锈位置均未发现完整的Zn层，推断管材表面在刷漆前就存在铁锈。

表5   表面测试结果

图7  试样切片形貌

图8  EDS成分分析位置（500×）

表6   EDS成分分析结果