通常稀土耐蚀钢的服役环境分为4种，分别是户外裸露、户外防护裸露、室内裸露及持续潮湿裸露。与传统耐候钢的耐蚀评价方法相似，稀土耐蚀钢的耐蚀性能评价试验方法主要包括户外大气暴晒试验与室内加速腐蚀试验两大类。
稀土耐蚀钢最经典的耐蚀性能评价方法是大气暴晒试验。根据钢材的服役环境，在不同地区进行真实气候长期暴晒试验。由于实际结构件很难进行破坏性取样，通常采用的是挂片试验，即与结构件在同一工况条件下同时进行户外大气暴晒[12]。试验后，对挂片试样的表面锈蚀形貌、锈层氧化物的形成及转变进行深入研究，分析稀土耐蚀钢的耐蚀性能。尽管试验周期长，但相比于室内加速腐蚀试验，户外大气暴晒试验更能真实反映不同钢的耐蚀性能差异。
挂片试验分为动态和静态试验。动态试验主要适用于铁路部门的铁道车辆用耐蚀钢，可在列车行驶过程中的车顶上完成。静态试验主要适用于建筑设施中的耐蚀钢。为了保证挂片试验测量标准的统一性，对挂片的尺寸、形状、挂片角度及放置方位统一。在观察表面腐蚀形貌变化时通常选用挂片的向阳面，腐蚀量选取挂片向阳面和背阳面腐蚀量的平均值。目前，挂片试验主要参考的标准包括ASTM G50—2010、ASTM G101—2004以及ISO9223:2012 (E)。
以Q355B钢、Q355BRE钢为例，对耐蚀钢进行静态大气暴晒挂片试验，结果如图2所示。可知挂片试验早期出现了锈液流挂与飞散现象，经过一个月的时间挂片表面形成了红褐色的锈层，然后随着试验时间的延长，锈层逐渐稳定，锈层颜色变深。
由于大气暴露试验中稳定化锈层的生成通常需要数年时间，钢材的耐蚀评价周期过长，因此常采用室内加速腐蚀试验对稀土耐蚀钢及其配套连接材料的耐蚀性能进行评价。室内加速腐蚀试验主要包括电化学腐蚀试验、盐雾腐蚀试验、周期浸润腐蚀试验等。
图 2 Q355B 钢和 Q355BＲE 钢在上海大场暴露不同时间后的大气暴露挂片试验结果
Fig．2 Atmospheric exposure hanging sheet test results of Q355B and Q355BＲE steels exposed in Dachang of Shanghai for different lengths of times
当金属放置在水溶液或潮湿大气中时，金属表面形成微电池，阳极发生氧化反应而溶解，阴极发生还原反应。金属表面吸附空气中水、CO2、SO2等，形成电解质溶液，所形成的腐蚀电池中阳极为铁，阴极为杂质，从而导致金属表面不断被腐蚀。
电化学腐蚀试验通常在电化学工作站进行。试验采用传统的三电极体系，工作电极为被测试样，铂电极可在测量中起辅助作用，与工作电极形成闭合回路。通过电化学腐蚀试验获得钢材的均匀腐蚀数据，如极化曲线、自腐蚀电位、自腐蚀电流、钝化电位、电化学阻抗谱等[13]。
图3为Q235钢与Q235RE钢在浓度为0.1mol/L Na2SO4溶液中的电化学阻抗谱和极化曲线[9]。图中2种钢的阻抗谱都由一个容抗弧组成，表明电化学反应由活化过程控制，金属表面处于活化溶解状态。在低频时阻抗谱均存在电感收缩现象，表明此时钢材处于点蚀诱发阶段，溶液中的阴离子SO42-等容易富集在电极表面，造成局部点蚀的发生。容抗弧半径的大小表示材料耐蚀性能的优劣，加入稀土元素后，Q235RE钢的容抗弧半径大于Q235钢，说明稀土元素的加入提高了Q235钢的耐蚀性能。
图3 Q235 钢和 Q235ＲE 钢在 0． 1 mol /L Na2 SO4 溶液中的电化学阻抗谱( a) 及极化曲线( b) ［9］
Fig．3 Electrochemical impedance spectroscopy ( a) and polarization curves ( b) for Q235 steel and Q235ＲE steel in 0． 1 mol /L Na2 SO4 solution ［9］
周期浸润腐蚀试验是一种典型的人工气候试验，是在模拟腐蚀环境中进行的室内加速试验。在试验过程中，通常采用溶液浸润、干湿交替和红外灯烘烤等手段完成试验材料的腐蚀过程，研究其在交替气候环境下的适应性和可靠性[14]。根据TB/T 2375—1993《铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》，轮式周期浸润腐蚀试验机适用于铁路用耐候钢的耐腐蚀性能评价，在浸润和干燥交替过程中材料始终处于动态。新型提拉式周期浸润腐蚀试验机适用于建筑工程用稀土耐蚀钢的耐蚀性能评价，在浸润和干燥交替过程中材料均处于静态(图4)。
普通耐候钢周期浸润腐蚀试验通常采用亚硫酸氢钠溶液(Na HSO3)，初始浓度为(1.0±0.05)×10-2mol/L。试验温度为(45±2)℃，湿度为(70%±5%) RH，每一循环周期为(60±3) min，浸润时间为(12±1.5) min。平行试样的数量不少于5个。试验时间设置为24、48、72、96 h等，便于后续计算腐蚀速率，以及描绘腐蚀速率随时间的变化曲线。上述试验条件同样适用于稀土耐蚀钢的周期浸润腐蚀试验。
图4提拉式周期浸润腐蚀试验机的外观(a)与干燥-浸润过程(b)
Fig.4 Appearance of lit type wet-dry cycleimmersion test machine (a) and wet-dry process (b)
盐雾腐蚀试验是利用盐雾试验设备创造的人工模拟盐雾环境来评价金属材料耐蚀性能的环境试验。根据GB/T 10125—2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》，通常采用浓度为(50±5) g/L的Na Cl溶液作为喷雾液。Q235钢和Q235RE钢在盐雾环境中腐蚀不同时间后的宏观形貌如图5所示，可以发现，Q235钢表面锈层高低起伏严重，分布不均匀，对基体的保护性较差。而加入稀土后Q235RE钢表面锈层相对较为平整，起伏较小，耐腐蚀性能显著提高。
图5 Q235钢(a)和Q235RE钢(b)在盐雾环境中腐蚀不同时间后的宏观形貌
Fig.5 Appearances of Q235 (a) and Q235RE steels (b) after corroding in salt spray environment for different times
盐雾腐蚀试验是目前使用较广泛的一种实验室加速腐蚀方法，然而这种方法的试验环境与实际的大气环境相差较大。稀土耐蚀钢更多处于干湿交替的大气环境中，而盐雾试验中材料始终处在潮湿环境中，且氯离子的浓度非常高，即使是含较高浓度氯离子的海洋大气环境与盐雾试验环境也相差较大。同时，稀土耐蚀钢表面需要形成稳定化的锈层来达到以锈防锈的目的。
