金屬和合金的腐蝕 電化學測量 監(jiān)測大氣腐蝕的試驗方法 編制說明

1一、工作簡況1.項目來源本項目是依據(jù)國家標準化管理委員會國標委發(fā)[2023]63號文“國家標準化管理委員會關(guān)于下達2023年第四批推薦性國家標準計劃及相關(guān)標準外文版計劃的通知”下達的項目計劃，項目編號為20232247-T-605,項目名稱為“金屬和合金的腐蝕電化學測量監(jiān)測大氣腐蝕的試驗方法”。本項目是制定項目，項目周期為16個月，計劃完成時間為2025年。2.標準化對象簡要情況暴露于大氣環(huán)境中的金屬設(shè)備和設(shè)施不可避免會受到大氣腐蝕作用，尤其是在嚴酷的海洋大氣和工業(yè)污染大氣條件下。腐蝕不僅影響設(shè)備和設(shè)施的正常使用，增大維護維修費用，縮短其服役壽命，而且嚴重影響設(shè)備和設(shè)施的可靠性和安全性，甚至會導致災(zāi)難性事故發(fā)生，造成嚴重的后果。通過開展大氣腐蝕試驗可以了解和評價金屬和合金耐大氣腐蝕性能，為防止大氣腐蝕提供參考依據(jù)。傳統(tǒng)的大氣腐蝕標準試驗技術(shù)如質(zhì)量損失試樣或涂層試驗樣板等方法是通過將試樣暴露在實際大氣環(huán)境或?qū)嶒炇夷M大氣環(huán)境中，經(jīng)過一段試驗周期后，對試樣的腐蝕狀況進行測量和評價。然而這些傳統(tǒng)的試驗方法只能獲得最終的平均腐蝕速率等試驗結(jié)果，而不能夠獲得試驗過程中的寶貴信息，這不利于對金屬和合金的耐蝕性以及大氣環(huán)境腐蝕性進行全面和合理的評價。本標準涉及大氣腐蝕的電化學監(jiān)測新技術(shù)，其目的是為如何采用電化學傳感器來監(jiān)測大氣腐蝕提供指導，這些傳感器可以用于長時間測量薄膜電解質(zhì)（薄液膜）的電導、腐蝕電流以及有機涂層的保護狀態(tài)，監(jiān)測相關(guān)參數(shù)隨時間的變化。該方法可獲得與具體環(huán)境條件相關(guān)的實時瞬時腐蝕電流，而這是采用傳統(tǒng)的電阻傳感器或者質(zhì)量損失測量技術(shù)難以實現(xiàn)的。這些對材料狀態(tài)的連續(xù)記錄可用于大氣腐蝕研究、材料耐蝕性評價以及設(shè)備設(shè)施等資產(chǎn)的運行和維護管理。本標準方法適用范圍廣，不僅適用于實驗室內(nèi)的模擬大氣環(huán)境腐蝕試驗，而且可以用于大氣暴露試驗場的腐蝕試驗和實際服役環(huán)境中的大氣腐蝕試驗，對了解實際裝備和結(jié)構(gòu)物的大氣腐蝕狀況以及開展腐蝕保護狀態(tài)評估提供了先進有效的手段。本標準是對現(xiàn)有大氣腐蝕試驗方法標準的補充和完善，同時由于采集了大氣腐蝕過程中的大量相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，有利于促進腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和腐蝕試驗技術(shù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，帶動我國大氣腐蝕試驗?zāi)芰退降奶嵘?。本標準的建立對防止裝備和結(jié)構(gòu)物的大氣腐蝕、延長其使用壽命、保障設(shè)備設(shè)施的服役安全具有重要的意義。3.主要工作過程起草(草案、調(diào)研)階段:計劃下達后，2024年1月全國鋼標準化技術(shù)委員會金屬和合金的腐蝕2分技術(shù)委員會組織起草單位成立了標準起草工作組，由中國船舶集團有限公司第七二五研究所和冶金工業(yè)信息標準研究院負責主要起草工作。本標準編制組調(diào)研、查閱、分析了涉及大氣腐蝕試驗方法的相關(guān)ISO國際標準、ASTM（美國材料試驗協(xié)會）標準、中國國家標準等相關(guān)標準，同時查閱了涉及大氣腐蝕監(jiān)測的研究文獻，在大量的研究分析、資料查證工作基礎(chǔ)上，確定等同采用國際標準ISO22858:2020Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion（金屬和合金的腐蝕電化學測量監(jiān)測大氣腐蝕的試驗方法）。該國際標準是目前最新版本。本標準起草工作組編制了《金屬和合金的腐蝕電化學測量監(jiān)測大氣腐蝕的試驗方法》標準草案。經(jīng)工作組及有關(guān)專家研討后，對該標準草案又進行了認真的修改，于2024年5月形成了標準征求意見稿及其編制說明等相關(guān)附件，并上報全國鋼標準化技術(shù)委員會金屬和合金的腐蝕分技術(shù)委員會秘書處。征求意見階段:2024年X月XX日，由全國鋼標委金屬和合金的腐蝕分技術(shù)委員會秘書處將標準征求意見稿和編制說明發(fā)送到金屬和合金的腐蝕分委員會委員及有代表性的標準相關(guān)方廣泛征求意見，同時在《鋼鐵標準網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會意見。4.主要參加單位和工作組成員及其所做的工作本標準由中國船舶集團有限公司第七二五研究所、冶金工業(yè)信息標準研究院、北京科技大學共同起草。工作組主要成員:中國船舶集團有限公司第七二五研究所參與編制的人員包括許立坤、范林、辛永磊、侯健、丁康康、王洪仁等人員，冶金工業(yè)信息標準研究院參與人員包括侯捷、孫夢寒、李倩、田子健等。北京科技大學參與標準的討論和編制。所做的具體工作包括：文獻搜集、審讀、分析和討論；標準初稿的編寫；標準初稿的修改；征求意見稿的編制等。二、標準編制原則本標準在制定過程中，注重標準制定與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)品應(yīng)用相結(jié)合，突出標準的先進性、科學性、適用性。本標準制定中所遵循的主要原則為：（1）吸收采納國際上最新的相關(guān)研究成果和工程實踐經(jīng)驗，提高標準的先進性。（2）調(diào)研參考國內(nèi)外相關(guān)標準規(guī)范，開展相關(guān)試驗驗證，提高標準的科學性。（3）以滿足大氣腐蝕試驗實際使用需要為原則，提高標準的適用性和可操作性。（4）標準應(yīng)充分考慮并滿足國家法律、安全、衛(wèi)生、環(huán)保法規(guī)的要求。（5）按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要3求進行編制，保證標準的規(guī)范性。三、主要內(nèi)容說明1．標準主要內(nèi)容本標準采用翻譯法等同采用國際標準《ISO22858:2020Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion》,主要技術(shù)內(nèi)容包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、傳感器概述、自腐蝕電流傳感器、電偶腐蝕電流傳感器、薄液膜電導傳感器、涂層阻隔性能傳感器、采用電化學傳感器的大氣試驗、試驗報告、附錄A電化學傳感器示例圖、附錄B雙電極測量的等效電路分析、附錄C試驗報告信息示例?，F(xiàn)將各部分內(nèi)容簡述如下：（1）范圍本標準主要規(guī)定了使用雙電極電化學傳感器進行大氣腐蝕測量的試驗方法。本標準適用于測量金屬表面的自腐蝕速率、電偶腐蝕速率、薄膜溶液的電導和有機涂層的阻隔性能。本標準規(guī)定的電化學傳感器適用于在實驗室試驗箱、戶外暴露場所和服役環(huán)境中進行大氣腐蝕測量。（2）規(guī)范性引用文件本標準共引用文件4份。（3）術(shù)語和定義除了在GB/T5206、GB/T10123、GB/T19292.1和GB/T30789（所有部分）中規(guī)定的術(shù)語和定義適用于本標準外，本標準還增補了10個術(shù)語及其定義，分別為電阻傳感器、電化學傳感器、電極指、腐蝕減薄、叉指型電極、傳感器量程、傳感器測量范圍、溶液電阻、薄液膜電導、零阻電流計。（4）傳感器概述本部分簡要敘述了進行大氣腐蝕測量可采用三種類型的傳感器，分別測量自腐蝕電流、電偶腐蝕電流和表面電導。概述了電化學傳感器的結(jié)構(gòu)和制備方法。（5）自腐蝕電流傳感器本部分包括自腐蝕電流傳感器的描述、傳感器的結(jié)構(gòu)、均勻腐蝕和局部腐蝕電流的測量、無涂層傳感器的自腐蝕速率及總的自腐蝕質(zhì)量損失和減薄、帶涂層傳感器的自腐蝕電流和總電量、自腐蝕傳感器的表面處理、自腐蝕傳感器的檢查和驗證等內(nèi)容。（6）電偶腐蝕電流傳感器本部分包括電偶腐蝕電流傳感器描述、傳感器結(jié)構(gòu)、電偶腐蝕電流的測量、無涂層傳感器的電偶腐蝕速率和總電偶腐蝕、帶涂層傳感器的電偶腐蝕速率和總電偶腐蝕、電偶腐蝕傳感器的表面處理、電偶腐蝕傳感器的檢查和驗證等內(nèi)容。（7）薄液膜電導傳感器本部分包括電導傳感器描述、傳感器結(jié)構(gòu)、表面電導的測量方法、電導傳感器的處理、電導傳感器的檢查和性能驗證測試等內(nèi)容。4（8）涂層阻隔性能傳感器本部分包括涂層阻隔性能傳感器描述、涂層阻隔性能的測量、涂層阻隔性能傳感器的制備、傳感器的檢查和性能驗證測試等內(nèi)容。（9）采用電化學傳感器的大氣試驗本部分涉及大氣試驗的類型、傳感器布置、傳感器的選擇、試驗持續(xù)時間、采樣速率、日期和時間信息等內(nèi)容。（10）試驗報告本部分規(guī)定了試驗報告應(yīng)包含的信息和內(nèi)容。（11）附錄A本部分給出了電化學傳感器示例圖，包括層合叉指型雙電極傳感器和薄膜叉指型雙電極傳感器。（12）附錄B本部分給出了雙電極測量的等效電路分析，包括極化電阻理論、雙電極傳感器的極化電阻、溶液電阻假設(shè)。（13）附錄C本部分給出了試驗報告信息示例。2．主要技術(shù)差異本標準等同采用國際標準《ISO22858:2020Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion》，內(nèi)容與ISO22858:2020一致，本部分還做了下述編輯性修改：（1）刪除了國際標準的前言和引言，增加我國標準前言和引言；（2）刪除了國際標準的目錄；（3）采用對應(yīng)的國家標準（等同或等效采用ISO標準）替代了引用的國際標準。參考文獻中的ISO國際標準也做了相應(yīng)的修改。四、主要試驗（或驗證）過程五、標準中涉及專利的情況無。同時，在前言中已強調(diào)本標準的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。六、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況大氣腐蝕問題遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，尤其是在濕熱的海洋環(huán)境以及城市污染大氣環(huán)境中，5金屬的腐蝕問題尤為突出。本標準涉及一種監(jiān)測大氣腐蝕的電化學試驗方法，其與傳統(tǒng)的質(zhì)量損失試驗和掛片暴露試驗相比，可以連續(xù)實時監(jiān)測金屬和合金的腐蝕以及有機涂層的防腐阻隔性能隨時間的演變，監(jiān)測表面薄液膜電導的變化。本標準批準發(fā)布后，經(jīng)宣貫和實施，可為有效測試和評價金屬材料的耐大氣腐蝕性能、有機涂層的保護性能、大氣環(huán)境的腐蝕性提供重要的參考依據(jù)，為完善金屬材料和防護涂層的性能檢測方法、深刻認識大氣腐蝕行為和機理、持續(xù)改進材料和涂層的性能、發(fā)展和應(yīng)用新型耐蝕材料和防護涂層提供重要的技術(shù)支撐。該標準有利于推動大氣腐蝕試驗技術(shù)的發(fā)展與進步，促進材料腐蝕數(shù)據(jù)庫建設(shè)和環(huán)境試驗的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，可有效提升金屬結(jié)構(gòu)物的防腐技術(shù)水平，延長其服役壽命，保障其服役安全，避免因腐蝕失效而導致事故的發(fā)生，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。七、與國際、國外對比情況針對監(jiān)測大氣腐蝕的電化學方法，美國腐蝕工程師協(xié)會(NACE)和國際標準化組織(ISO)分別制定了NACEStandardTM0416-2016“TestMethodforMonitoringAtmosphericCorrosionRatebyElectrochemicalMeasurements”和ISO22858:2020“Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion”。ISO22858是在NACETM0416的基礎(chǔ)上制定的。本標準等同采用ISO22858:2020，并參考了NACETM0416-2016及其它相關(guān)參考文獻。本標準反映了國內(nèi)外大氣腐蝕監(jiān)測電化學技術(shù)的主要發(fā)展狀況。八、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是強制性標準的協(xié)調(diào)性本標準規(guī)定了監(jiān)測大氣腐蝕的電化學試驗方法，該方法可測量金屬和合金的實時腐蝕速率，監(jiān)測涂層狀態(tài)隨時間的變化，是對傳統(tǒng)的質(zhì)量損失試驗方法以及涂層樣板掛片暴露試驗方法的補充。目前已有較多關(guān)于傳統(tǒng)試驗方法的標準，如GB/T11112-1989《有色金屬大氣腐蝕試驗方法》、GB/T14293-1998《人造氣氛腐蝕試驗一般要求》、GB/T15957-1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》、GB/T19292.4-2003《金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性用于評估腐蝕性的標準試樣的腐蝕速率的測定》、GB/T20853-2007《金屬和合金的腐蝕人造大氣中的腐蝕暴露于間歇噴灑鹽溶液和潮濕循環(huán)受控條件下的加速腐蝕試驗》、GB/T25834-2010