本发明属于加速试验技术领域，具体涉及一种基于储水纳米海绵覆盖金属表面的加速腐蚀试验方法。
背景技术：
如何进行合理且符合湖沼自然环境条件下的腐蚀介质的模拟，进而实现试验数据的采集，是当前模拟湖沼环境加速腐蚀试验必要的过程，也是腐蚀试验领域一直重点关注和研究的内容。在自然湖沼大气环境条件下，通常是水与空气在金属材料的表面影响或作用引发腐蚀，特别是常见的钢铁材料在大气环境中因潮湿可能发生严重的锈蚀，其中附着在金属材料表面的细微水滴直径绝大都分布在20-140μm。加速腐蚀试验可以通过强化提高试验中的介质浓度参数，及早地发现金属材料或产品的耐腐蚀性，以便于有针对性地采取防护手段提高金属耐腐蚀性，这对后期金属材料的耐腐蚀性评估与监测也具有十分重要的意义。
研究表明：在脱掉溶解氧的水中，铁钉浸泡数长达十年不会失去光泽；大气中含有大量的氧气，而吸附在金属表面的水膜非常薄，这使得氧气很容易溶解并扩散到金属表面的阴极区域，进而引起金属腐蚀。金属在湖沼环境的腐蚀主要是氧的腐蚀过程去极化活性（阴极面积），氧是阴极中的主要电子受体。因此，创造理想的水-氧界面共存环境条件是实现金属快速腐蚀的关键所在。
目前，在加速腐蚀试验过程中，主要有两种方法模拟试验环境下的水-氧界面共存环境条件，一种是干湿度交替法，另一种是周期喷淋法。干湿度交替法和周期喷淋法的原理都是通过人工或者机械装置使得金属试样处于氧气和水两种介质共同存在的状态，前者多采用浸没润湿-暴露晾干循环交替方式，金属试样从水中取出暴露于空气晾干的过程之间就形成了氧气和水在金属表面共存状态变化；后者通过向金属试样均匀喷洒水雾，使金属表面形成小液滴附着，但又不完全覆盖，空气可以在液滴附着的金属表面同时存在，共同参与腐蚀进程。
然而，采用现有常用方法存在试验效费比低（效率低且成本高），相关设备（如喷洒设备、浸没润湿设备）占据空间过大，操作过程繁琐等技术问题。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种基于储水纳米海绵覆盖金属表面的加速腐蚀试验方法，用于解决现有常用试验方法存在的效费比低，相关设备占据空间过大，操作过程繁琐的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。
一种基于储水纳米海绵覆盖金属表面的加速腐蚀试验方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，根据金属试样实际情况统计、测算、制作所需纳米海绵的规格；
步骤2，将纳米海绵覆于金属试样表面；
步骤3，在纳米海绵中注入适量的天然水，使金属试样表面形成水膜，并保持预设的空气相对湿度和水膜厚度；
步骤4，将覆盖纳米海绵的金属试样水平放入试验箱内并开展加速试验；
步骤5，根据预设时间段在纳米海绵内补充注入适量的天然水；
步骤6，定期观察金属试样与纳米海绵接触面的腐蚀情况，当其达到相应的腐蚀程度时，终止试验，记录试验时间。
为进一步提高试验效率并降低试验成本，纳米海绵的厚度为5-10mm，纳米海绵的空隙为20-50μm。
为更进一步提高试验效率并降低试验成本，纳米海绵的质容比（质量与纳米海绵容积的比值，该容积是将纳米海绵整体等同于空心容器计算而得的）为0.05-0.25g/cm3。采用这样的方案能够实现较佳的水-氧界面共存环境条件，质容比过大容易导致氧气不足，质容比过小又容易导致水膜不够，进而影响试验结果。
作为优选，当纳米海绵的厚度为5mm、加速试验的试验环境温度为40℃时，步骤3中注入的天然水量为3g，步骤5中预设时间段为4小时，即每4小时补充3g天然水。
作为优选，当纳米海绵的厚度为10mm、加速试验的试验环境温度为50℃时，步骤3中注入的天然水量为12g，步骤5中预设时间段为4小时，即每4小时补充12g天然水。
由于传统的干湿交替循环试验方法和周期喷淋试验方法两种方法多依赖于装置，使用装置时除装置本身的构造成本，还需要附加成本，以周期喷淋方法为例，需要周期喷淋装置一套，该装置需接入控制系统以便定时周期喷淋，还需要电力和接入水源，造价和使用成本不菲，试验效费比不高，另外，设备占地空间大是其另一个弊端。
本发明巧妙地利用纳米海绵材料的特定孔隙和优良的毛细吸水储水能力，以及针对性地设计被覆柔性结构，形成可覆盖在金属试样表面的水-氧界面共存环境条件，通过调节吸水情况，不仅能够使海绵孔隙保持空气氧与毛细现象吸附的水同时存在于金属表面，而且能够使其营造的水-氧两相环境可持续存在，每次可维持4小时甚至更久的水-氧两相环境持续存在，还能保持其弹性。采用本发明提供的方案，可实现一定时长的加速腐蚀试验，当纳米海绵的储水耗散在大气中时可以通过吸入/注入预先准备的适量的水进行补充，可以非常简便地维持加速腐蚀大气环境，较传统方法而言，这大幅缩减了试验成本，节省了占地空间，还提高了试验效率，有着广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明所用纳米海绵从郑州峰泰公司够得。
实施例1
一种基于储水纳米海绵覆盖金属表面的加速腐蚀试验方法，采用该方法开展为期2周的加速试验，步骤如下：
步骤1，根据金属试样实际情况统计、测算需准备纳米海绵的质量、体积和厚度，并按照要求切成所需规格；其中，金属试样表面尺寸（长*宽）为100mm*50mm，选用空隙为25-35μm的纳米海绵材料，相应的，纳米海绵裁剪成规格为100mm*50mm*5mm（长*宽*厚）的纳米海绵块；
步骤2，将纳米海绵覆盖于金属试样表面，金属试样的试验表面全部被覆盖，
步骤3，在纳米海绵中注入3g天然水，天然水为降雨时收集或从湖沼中取得，采用3g天然水能够使金属试样表面形成水膜，并保持预设的空气相对湿度和水膜厚度；
步骤4，将覆盖纳米海绵的金属试样水平放入试验箱内，设定加速试验的试验环境温度始终为40℃，开展加速试验，
步骤5，试验过程中，分别于第4h、第8h、第12h往纳米海绵中补充注入3g天然水，每次补充注入3g天然水；
步骤6，定期观察金属与纳米海绵接触面的腐蚀情况，在第2周（第14天）且达到较严重的腐蚀程度（腐蚀深度达到100微米）时，终止试验。
实施例2
一种基于储水纳米海绵覆盖金属表面的加速腐蚀试验方法，采用该方法开展为期2周的加速试验，步骤如下：
步骤1，根据金属试样实际情况统计、测算需准备纳米海绵的质量、体积和厚度，并按照要求切成所需规格；其中，金属试样表面尺寸（长*宽）为100mm*50mm，选用空隙为20-30μm的纳米海绵材料，相应的，纳米海绵裁剪成规格为100mm*50mm*10mm（长*宽*厚）的纳米海绵块；
步骤2，将纳米海绵覆盖于金属试样表面，金属试样的试验表面全部被覆盖，
步骤3，在纳米海绵中注入12g天然水，天然水为降雨时收集或从湖沼中取得，采用12g天然水能够使金属试样表面形成水膜，并保持预设的空气相对湿度和水膜厚度；
步骤4，将覆盖纳米海绵的金属试样水平放入试验箱内，设定加速试验的试验环境温度始终为50℃，开展加速试验，
步骤5，试验过程中，分别于第4h、第8h、第12h往纳米海绵中补充注入12g天然水，每次补充注入12g天然水；
步骤6，定期观察金属与纳米海绵接触面的腐蚀情况，在第2周（第14天）且达到较严重的腐蚀程度（腐蚀深度达到100微米）时，终止试验。
本发明巧妙地利用纳米海绵材料的特定孔隙和优良的毛细吸水储水能力，以及针对性地设计被覆柔性结构，形成可覆盖在金属试样表面的水-氧界面共存环境条件，通过调节吸水情况，不仅能够使海绵孔隙保持空气氧与毛细现象吸附的水同时存在于金属表面，而且能够使其营造的水-氧两相环境可持续存在，每次可维持4小时甚至更久的水-氧两相环境持续存在，还能保持其弹性。采用本发明提供的方案，可实现一定时长的加速腐蚀试验，当纳米海绵的储水耗散在大气中时可以通过吸入/注入预先准备的适量的水进行补充，可以非常简便地维持加速腐蚀大气环境，较传统方法而言，这大幅缩减了试验成本，节省了占地空间，还提高了试验效率，有着广泛的应用前景。