GB/T 42904-2023 金属和合金的腐蚀 海水管路动水腐蚀试验（正式版）

ICS77.060金属和合金的腐蚀海水管路动水腐蚀试验国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会GB/T42904—2023 I 1 3术语和定义 4天然海水试验场要求 1 5.1一般要求 5.2系统结构 5.3装置要求 25.4试验台架 35.5电化学测量系统 7 6.2试样制备 6.3试样数量 6.4试样前期处理 7 78试验程序 8 8 88.3试验中断 88.4试验终止 88.5试验后的检测 99试验记录 99.1环境因素记录 9.2试样检测记录 99.3运行记录 910数据处理及结果表述 910.1计算公式 10.3样品处理 IGB/T42904—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。本文件起草单位：青岛钢研纳克检测防护技术有限公司、冶金工业信息标准研究院、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、钢铁研究总院有限公司、中国船舶集团有限公司第七O八研究所、钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所有限公司、深圳市西宝船舶电子有限公司。1GB/T42904—2023金属和合金的腐蚀海水管路动水腐蚀试验1范围本文件规定了在天然海水或人工海水中控制流速、温度模拟管路动水腐蚀试验方法。本文件适用于板状试样、管状试样及管件等在天然海水或人工海水中进行的管路动水腐蚀试验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T10123金属和合金的腐蚀术语GB/T17378.4海洋监测规范第4部分：海水分析GB/T18590金属和合金的腐蚀点蚀评定方法3术语和定义GB/T10123界定的术语和定义适用于本文件。4天然海水试验场要求天然海水管路动水腐蚀试验场应具备的主要条件为：a)试验场有典型的天然海水环境；b)试验场的水质洁净、无污染，因研究污染引起的腐蚀时除外；c)试验场有必要的保护措施；e)定期测定试验场的水环境参数，测量测定方法参照GB/T17378.4。5试验设施及仪器5.1一般要求组成系统的设备及管路应采用耐海水腐蚀的材料，设备材料宜采用高耐蚀不锈钢或钛合金，连接管路材料宜采用具有防腐内衬的钢管或硬聚氯乙烯(UPVC)管。本试验所采用的海水管路动水腐蚀试验系统示意图见图1。23——系统控制柜；6——水样测量阀门；9——试验管路；10——温度传感器；12——连接管路；13——排水阀门；14——切换阀门；15——温控系统；16——贮水设施(应带有水量刻度标尺);17-—切换阀门。图1海水管路动水腐蚀试验系统示意图推荐采用可变频离心式水泵，泵的腔体及叶轮等零部件应采用耐蚀耐磨材料。3GB/T42904—20235.3.2.1试验台架包括试验管路及辅助管路。5.3.2.2试验管路为多个试验支路时，在每条支路中均应安装流量计及相应的传感器。5.3.2.3在试验管路两端推荐各安装一个阀门，以保证在系统运行时仍可将单一试验管路移入或移出试验台架。推荐采用非浸入式，如电磁流量计。流量计的测量最大允许偏差为±0.5%,安装在试验区的入口处并确保流量计示数准确。控温系统应具备自动加热和制冷功能，能够确保试验海水温度保持在设定值的±2℃范围以内。温度传感器安装在试验区的出口处，安装位置应保证对试验管路中海水的流态影响较小，安装时应注意减小流动海水对测量装置的冲击和破坏。温度传感器的测量最大允许偏差为±0.2℃。水样测量装置应符合GB/T17378.4的规定。5.4.1动水腐蚀试验台架动水腐蚀试验台架结构总体要求如下：a)密封性好；b)台架与试样接触的地方不应有缝隙；c)台架内表面与试样工作表面平齐；d)平行试样间采用绝缘垫片进行绝缘，垫片与试样工作表面应平齐；e)在试验台架的进水口和出水口处应各安装一段过渡管。过渡管的内径与试样(试验管段)相同，过渡管段采用与试样(试验管段)材质相同的材料或非金属材料，推荐采用与试样材质相同的材料。进水口过渡管长度宜为(60mm～70mm)×D(D为试验管段的内径，单位为mm),出水口过渡管长度宜为(20mm～30mm)×D。动水腐蚀试验管段结构形式的选用可以根据实际情况决定，推荐但不局限于管段式结构、管壁式结管段式结构的动水腐蚀试验台架模型如图2所示，该结构形式的台架属于最常规的管路冲刷，其主要针对管段内壁的腐蚀形貌观察，是将试验管段以法兰等形式连接到辅助管路上的动水腐蚀试验台架结构。该结构形式适用于所有口径、长度及形状的试验管路。4GB/T42904—2023图2管段式结构示意图管壁式结构的动水腐蚀试验台架模型如图3所示，在海水管段上取合适尺寸的试样，将取下的试样镶嵌到与管路具有相同弧度的PVC固定件上，并使用卡箍将其原位固定在管壁切口处。试样上设有螺栓，PVC固定件中间开有螺孔，PVC固定件在内侧与试样通过螺纹连接并固定。该结构形式不限于管路的口径及形状，试样尺寸不做硬性规定。1——海水管段；2——管壁切口；5——PVC固定件(开内螺孔);7——橡胶密封垫片。图3管壁式结构示意图5GB/T42904—20235.4.1.4插入式结构插入式结构的动水腐蚀试验台架模型如图4所示。试样支架内部打孔，孔内布线，通过紧固螺丝将规定尺寸(试片长度根据管路口径选择)的试片固定在试样支架顶端，支架整体应采用硬质非金属材料安装到试样支架上，进行固定和封装处理，这样便形成一个集冲刷腐蚀速率测试和电化学测量于一体的动水腐蚀试验台架结构。开展试验时将带有试片的试样支架插入到试验管路试样支架支撑帽中，通过螺纹拧紧即可。为尽可能减少结构造成湍流对试验结果的影响，安装时应注意调整试样的主试验面要平行于水流方向。该结构型式推荐使用内径不小于50该结构型式推荐使用内径不小于50mm的管路进行试验，但不限制管路的形状。1——电化学工作站；2——试验管路试样支架支撑帽(内螺纹);3——参比电极孔；4——试样导线孔/辅助电极导线孔；5——试样支架(外螺纹);6——试样紧固孔；7——试样/辅助电极；8——试样槽/辅助电极槽；图4插入式结构示意图6GB/T42904—2023嵌入式结构的动水腐蚀试验台架模型如图5所示，该结构形式通常用于不同材料在同一种工况下的耐蚀性能对比试验。为便于试验观察，嵌入式结构试验管段推荐采用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)等有机透明材料。试验管段由试验管段、法兰、试样架、试样架支架组成，通过螺栓紧固件与辅助管路连接，每段试验管段安装3个试样，每个试样打两个孔间距为20mm的φ3mm固定孔，通过已知尺寸的塑料螺栓将试样固定在试样架上，螺栓应紧固结实并做好密封以防止缝隙腐蚀(试验结果的呈现需要用到试样面积时，应注意扣除塑料螺栓密封面的面积)。该结构型式的试验管段长度推荐选定300mm的直管，管径不小于DN65,试样尺寸推荐：1/2试验管径×40mm×2mm。3——试样；4——试验管段。图5嵌入式结构示意图电化学性能的试验台架材料采用耐蚀非金属。结构为插入式，适用于内径不小于50mm的管a)辅助电极固定架结构应能够方便辅助电极的装卸；b)试样固定架结构应能方便试样的装卸，并保证试样与固定架平台之间无缝隙产生；c)安装好的固定架表面与试样/辅助电极的表面要平齐；d)参比电极安装在试样的下游处，安装位置和方法参照5.4.1中插入式结构及图4。电极工作表面与试样试验表面距离应小于2mm。推荐使用5.4.1中介绍的插入式结构动水腐蚀试验台架作为试验平台。5.5电化学测量系统可根据试验的具体要求选用不同功能的电化学工作站。7GB/T42904—2023辅助电极应采用非极化或难极化的材料制造，推荐采用纯度不低于99.95%的铂。辅助电极的工作面积应大于工作电极。校对。6试样试样的形状和尺寸应随试验材料及管件等的原始条件和所使用的试验台架而定，并需充分考虑被10mm×10mm×(2～4)mm;圆盘状尺寸：φ11.3mm×(2～4)mm。动水腐蚀试样推荐为管状或板c)动水腐蚀试样除另有规定外，轧制氧化皮应从所有试样上清除。可用加缓蚀剂的酸洗或喷砂试样数量应满足试验要求且原则上不少于3组平行样。7试验周期7.1电化学试验周期根据试验要求自行确定。8GB/T42904—20237.2动水腐蚀试验一般240h为一个周期，8.1.2.1电化学试样在非工作面可采用锡焊焊接或螺钉(非金属材质或含绝缘层的金属材质)连接测量泡或缝隙存在。8.1.2.3电化学试样用水砂纸由粗到细打磨，经过打磨处理的试样表面用蒸馏水或去离子水充分洗锈钢等易钝化试样至少保存24h以后测量表面积和称重。8.1.2.4动水腐蚀试样干燥后应采用精度为0.1mg的分析天平称重。8.2.1将组装好试样的试验台架装入系统试验管路中，检查系统密封及阀门的8.2.2控制水泵电机的启动，调节电机转速和管路中的阀门，使管路中海水流速平稳的由低到高逐渐增加到试验流速。8.2.4进行电化学试验时，试样需要在试验流速和试验温度条件下冲刷30min～40min后开始进行8.2.5试验期间根据试验要求控制管路中海水的流速和温度，流速控制应保持在设定值的±0.1m/s8.2.6动水腐蚀试验结束后取出试样观察腐蚀形貌，必要时可拍照记录。腐蚀产物清除具体方法参见8.2.7试验结束后，排空管路内的海水，将试验管路从试验台架中移出，并回装相应尺寸的替换管记录后尽快恢复试验。9GB/T42904—20238.5试验后的检测8.5.1.1称量试样，精确到1mg。8.5.1.2试样的腐蚀形貌与外观资料应照相/摄像留存。除试验另有要求外，电化学试样一般情况下不做试验后的检测；如有需要，电化学试样也应遵循8.5.1的操作。9试验记录9.1环境因素记录9.1.1试验开始及结束时各测量一次海水水质环境因素，测量方法参照GB/T12763.2的规定。9.1.2采用贮水设备进行控制温度的循环试验时，测量频率宜每天1次，贮水设备内海水宜每7d更换1次。抽取天然海水开展开路试验时，宜在试验中期测量1次。在试验期间内如果遇到会影响水质的天气(如降雨、台风等)或自然灾害(如赤潮)时，应根据情况相应增加测量次数。9.1.3在试验运行过程中，控制流速和温度的试验应定期记录管路中海水的流速和温度值。测量频率：循环试验宜每天测量1次，其他试验应根据当地的潮汐变化情况自行确定测量频率。9.2试样检测记录9.2.1动水腐蚀试验，试验前应重复3次测量试样的暴露面积和原始重量，试验结束后应重复3次测量试样的重量。记录每次测量值，取3次测量的平均值。9.3运行记录对试验周期内设备运行情况进行记录，每天记录1次。内容包括：b)运行过程中发生的重大事项。10数据处理及结果表述采用均匀腐蚀速率(mm/a)作为评价结果。计算式(1)如下： (1)式中：R——腐蚀速率，单位为毫米每年(mm/a);M——试验前的试样质量，单位为克(g);M₁——试验后的试样质量，单位为克(g);S—-—试样的试验区面积，单位为平方厘米(cm²);GB/T42904—2023腐蚀速率取平行试样的平均值。平行试样的腐蚀速率与平均值之相对偏差应低于10%;若大于该值，则应重新制样试验。若产生局部腐蚀，则按GB/T18590进行数据处理。10.3样品处理结果表述采用以下形式：c)局部腐蚀深度，包括平均局部腐蚀深度和最大局部腐蚀深度，以mm表示；d)机械性能损失，用材料原始抗拉强度和断后伸长率的百分数表示；11试验报告试验报告至少应包括下列内容：a)本文件编号；b)试样材料的牌号(代号)、化学成分及状态；c)所