ICS 77.06 0 H 25 团 体 标 准 T/CSTM 00046.15-2018/T/CSCP 0035.15-201 7 低合金结构钢腐蚀试验 第15部分：腐蚀电化学试验方法 Corrosion test of low alloy structure steels -- Part 15 : The test method of electrochemistry corrosion 2018-10-16 发布 2019-01-01 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆQl^Ou(T/CSTM 00046.15-2018/T/CSCP 0035.15-2017 I 前 言 T/CSTM 00046/T/CSCP 0035 《低合金结构钢腐蚀试 验》分为如下 19个部分： — 第1部分： 总则 — 第2部分： 模拟气氛腐蚀试验 — 第3部分： 模拟海洋环境腐蚀试验 — 第4部分： 模拟土壤环境腐蚀试验 — 第5部分： 盐雾环境腐蚀试验 — 第6部分： 模拟干湿交替环境腐蚀试验 — 第7部分： 模拟微生物腐蚀试验 — 第8部分： 均匀腐蚀全浸试验方法 — 第9部分： 点腐蚀试验方法 — 第10部分： 缝隙腐蚀试验方法 — 第11部分： 晶间腐蚀试验方法 — 第12部分： 电偶腐蚀试验方法 — 第13部分： 应力腐蚀试验方法 — 第14部分： 疲劳腐蚀试验方法 — 第15部分： 腐蚀电化学试验方法 — 第16部分： 微区腐蚀电化学试验方法导则 — 第17部分： 腐蚀产物分析方法导则 — 第18部分： 腐蚀产物清除方法 — 第19部分： 腐蚀微观形貌观察分析方法 本部分为第 15部分，是对 T/CSCP 0035.15- 2017《低合金结构钢试验室腐蚀试验 第15部分：低合 金结构钢腐蚀电化学试验方法 》标准进行共同修订后，联合发布的标准 。 本部分按照 GB/T 1.1 -2009给出的规则起草。 本部分由中国材料与试验团体标准委员会（ CSTM）和中国腐蚀与防护学会（ CSCP）共同提出。 本部分由中国材料与试验团体标准委员会综合标准领域委员会（ CSTM/FC 99 ）归口。 CSTMhQÆQl^Ou(T/CSTM 00046.15-2018/T/CSCP 0035.15-2017 II 引 言 本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及如下1 项与腐蚀试验设备或技术相关专 利的使用。专利申请号及名称如下： 序号 专利申请号 专利名称 1 CN201310062678.8 一种简便快速电化学测试的装置 " 本文件的发布机构对上述专利的真实性、有效性和范围无任何立场。 上述专利持有人已向本文件的发布机构保证，愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下， 就专利授权许可进行谈判。上述专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案，相关信息可以通过以下 联系方式获得： 联 系 人：刘智勇 通讯地址：北京市海淀区学院路 30号北京科技大学腐蚀楼 513 邮政编码： 100083 电子邮件： [email protected] 电话： 010-62333931- 513 传真： 010-62334300 请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专 利的责任。 CSTMhQÆQl^Ou(T/CSTM 00046.15-2018/T/CSCP 0035.15-2017 1 低合金结构钢腐蚀试验 第15部分：腐蚀电化学试验方法 1 范围 本部分规定了低合金结构钢试验室腐蚀电化学试验 ，交流阻抗和动电位极化 测量的术语与定义、试 验原理、试验设备、试验步骤和试验报告 。 本部分适用于表征低合金结构钢腐蚀的电化学动力学特征及其行为与机理， 快速测量与评价低合金 结构钢的耐蚀性能； 适用于低合金结构钢在制造过程中的质量控制及制备工艺改进，也适用于低合金结 构钢构件在服役环境中耐蚀性能的评定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 10123 金属和合金的腐蚀 基本术语和定义 3 术语与定义 GB/T 10123 界定的术语和定义适用于本文件。 4 试验原理 4.1 塔菲尔直线测量法 4.1.1 极化电位与 极化电流密度间的关系曲线称为极化曲线， 如图 1所示。对于低合金结构钢 ，通常 在极化电位偏离腐蚀电位 ±100mV左右，在极化曲线上会有一段直线，即 塔菲尔直线，该直线服从 塔 菲尔方程 ： log E a b i (1) 4.1.2 测试完成后， 将实测的阴、阳极极化曲线的直线部分延长到交点，此交点所对应的电流密度 和电 位值即为腐蚀电流密度 icorr和腐蚀电位 Ecorr，如图 1所示。腐蚀电流密度与 腐蚀电位可以评价合金腐蚀 速率及腐蚀倾向 。 4.2 线性极化测量法： 如果单纯为了测量腐蚀电流密度 icorr，简便的方法是进行 线性极化测量。只需测 定腐蚀体系在偏离腐蚀电位 ± 10mV内的ΔE-i极化曲线，便可由其在 ΔE=0处的斜率确定 Rp。测定 Rp 的同时，还需通过计算或者查阅文献得到 塔菲尔直线的斜率 βa和βc，根据公式 (2)能计算出腐蚀电流密 度icorr。 2.3 ( + )ac corr p a ciR  (2) CSTMhQÆQl^Ou(T/CSTM 00046.15-2018/T/CSCP 0035.15-2017 2 图1 E690钢经 960h干湿交替后动电位极化曲线 4.3电化学阻抗技术 是一种小 扰动、无损测量技术 ，用于研究金属 -溶液界面的电化学过程， 测量极化电 阻。测试得到的谱图称为 抗阻谱，包括 Bode图(-Zim-Zre)和Nyquist图(logZ -logf/ -θ-logf)，其中通过 Bode 图中容抗弧直径大小判断合金耐蚀性能。 5 试验设备 5.1 电化学工作站 利用电化学工作站可以完成交流阻抗及极化曲线测试。 电化学工作站 主要包括恒电位 /恒电流仪， 电化学交流阻抗测试硬件， 电化学噪声及电偶腐蚀测试硬件及软件， 电化学测试软件 ， 电极接线 几部分。 在灵敏度，精确度及测试范围方面，目前国产及进口工作站均可满足测 试要求。 5.2 屏蔽箱 测试过程中，需要将电解池置于屏蔽箱内以在无干扰的环境下进行测试。 5.3 实验电解池 5.3.1 电解池应根据需要设 置各种接口，布局要合理 ，图 2所示为实验室常用经典三电极体系电解池。 电解池包含工作电极，参比电极和 辅助电极 及盐桥。根据实验目的，如果需要控氧控温等， 电解池还需 设置气体出入口、温度计插口 。气体出入口供对电解质溶液充气或去气之用。为此还要求电解池具有一 定的气密性。 图2 实验室三电极体系 电解池示意图 CSTMhQÆQl^Ou(T/CSTM 00046.15-2018/T/CSCP 0035.15-2017 3 5.3.2 电解池容器有 各种形状，可根据实验要求设计或选择。图 3所示为本部分所推荐的适用于腐蚀研 究的电解池示意图，电解池有两个对称的辅助电极，以利于电流的均匀分布。 图3 电解池示意图 5.3.3 电解池应由容易清洗且不污染电解质溶液的材料制成。电解池容器的材料有玻璃、聚四氟乙烯、 有机玻璃等。 5.3.4电解池应有适当的容量，避免由于电极反应物的消耗和反应产物积累所造成的电解质溶液浓度的 显著改变。在大多数情况下，溶液体积与试样表面积的比值应大于 100mL/cm2 5.3.4 为使参比电极和工作电极之间的电压降到最小，可将 盐桥的尖端尽可能逼近研究电极表面。但是 由于盐桥尖端 本身对研究电极表面的电力线有屏蔽作用， 所以距离一般为尖 端直径的两倍 。 5.3.5 为保证电化学测量在确定条件下进行，有时还需有某些辅助的试验条件控制设备，如恒温槽、气 体发生装置、流速控制装置等。 5.4 电极材料 5.4.1 研究电极 研究电极也叫工作电极 。通常制 成具有规则形状的片状，如方形或圆形 。要求研究电极具有高的信 噪比和重现的表面性质，如电极的组成和电极的表面状态等。 5.4.2 辅助电极 辅助电极也叫对电极，它只用来通过电流以实现研究电极的极化。辅助电极的面积一般比研究电 极 大，一般由高纯铂片或石墨制成 。辅助电极可制成平板或 网状。实验中将辅助电