金属和合金的腐蚀 电化学测量 监测大气腐蚀的试验方法 编制说明

1一、工作简况1.项目来源本项目是依据国家标准化管理委员会国标委发[2023]63号文“国家标准化管理委员会关于下达2023年第四批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知”下达的项目计划，项目编号为20232247-T-605,项目名称为“金属和合金的腐蚀电化学测量监测大气腐蚀的试验方法”。本项目是制定项目，项目周期为16个月，计划完成时间为2025年。2.标准化对象简要情况暴露于大气环境中的金属设备和设施不可避免会受到大气腐蚀作用，尤其是在严酷的海洋大气和工业污染大气条件下。腐蚀不仅影响设备和设施的正常使用，增大维护维修费用，缩短其服役寿命，而且严重影响设备和设施的可靠性和安全性，甚至会导致灾难性事故发生，造成严重的后果。通过开展大气腐蚀试验可以了解和评价金属和合金耐大气腐蚀性能，为防止大气腐蚀提供参考依据。传统的大气腐蚀标准试验技术如质量损失试样或涂层试验样板等方法是通过将试样暴露在实际大气环境或实验室模拟大气环境中，经过一段试验周期后，对试样的腐蚀状况进行测量和评价。然而这些传统的试验方法只能获得最终的平均腐蚀速率等试验结果，而不能够获得试验过程中的宝贵信息，这不利于对金属和合金的耐蚀性以及大气环境腐蚀性进行全面和合理的评价。本标准涉及大气腐蚀的电化学监测新技术，其目的是为如何采用电化学传感器来监测大气腐蚀提供指导，这些传感器可以用于长时间测量薄膜电解质（薄液膜）的电导、腐蚀电流以及有机涂层的保护状态，监测相关参数随时间的变化。该方法可获得与具体环境条件相关的实时瞬时腐蚀电流，而这是采用传统的电阻传感器或者质量损失测量技术难以实现的。这些对材料状态的连续记录可用于大气腐蚀研究、材料耐蚀性评价以及设备设施等资产的运行和维护管理。本标准方法适用范围广，不仅适用于实验室内的模拟大气环境腐蚀试验，而且可以用于大气暴露试验场的腐蚀试验和实际服役环境中的大气腐蚀试验，对了解实际装备和结构物的大气腐蚀状况以及开展腐蚀保护状态评估提供了先进有效的手段。本标准是对现有大气腐蚀试验方法标准的补充和完善，同时由于采集了大气腐蚀过程中的大量相关数据和信息，有利于促进腐蚀大数据技术的发展和腐蚀试验技术的数字化转型升级，带动我国大气腐蚀试验能力和水平的提升。本标准的建立对防止装备和结构物的大气腐蚀、延长其使用寿命、保障设备设施的服役安全具有重要的意义。3.主要工作过程起草(草案、调研)阶段:计划下达后，2024年1月全国钢标准化技术委员会金属和合金的腐蚀2分技术委员会组织起草单位成立了标准起草工作组，由中国船舶集团有限公司第七二五研究所和冶金工业信息标准研究院负责主要起草工作。本标准编制组调研、查阅、分析了涉及大气腐蚀试验方法的相关ISO国际标准、ASTM（美国材料试验协会）标准、中国国家标准等相关标准，同时查阅了涉及大气腐蚀监测的研究文献，在大量的研究分析、资料查证工作基础上，确定等同采用国际标准ISO22858:2020Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion（金属和合金的腐蚀电化学测量监测大气腐蚀的试验方法）。该国际标准是目前最新版本。本标准起草工作组编制了《金属和合金的腐蚀电化学测量监测大气腐蚀的试验方法》标准草案。经工作组及有关专家研讨后，对该标准草案又进行了认真的修改，于2024年5月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，并上报全国钢标准化技术委员会金属和合金的腐蚀分技术委员会秘书处。征求意见阶段:2024年X月XX日，由全国钢标委金属和合金的腐蚀分技术委员会秘书处将标准征求意见稿和编制说明发送到金属和合金的腐蚀分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见，同时在《钢铁标准网》网站上公开征求社会意见。4.主要参加单位和工作组成员及其所做的工作本标准由中国船舶集团有限公司第七二五研究所、冶金工业信息标准研究院、北京科技大学共同起草。工作组主要成员:中国船舶集团有限公司第七二五研究所参与编制的人员包括许立坤、范林、辛永磊、侯健、丁康康、王洪仁等人员，冶金工业信息标准研究院参与人员包括侯捷、孙梦寒、李倩、田子健等。北京科技大学参与标准的讨论和编制。所做的具体工作包括：文献搜集、审读、分析和讨论；标准初稿的编写；标准初稿的修改；征求意见稿的编制等。二、标准编制原则本标准在制定过程中，注重标准制定与技术创新、试验验证、产品应用相结合，突出标准的先进性、科学性、适用性。本标准制定中所遵循的主要原则为：（1）吸收采纳国际上最新的相关研究成果和工程实践经验，提高标准的先进性。（2）调研参考国内外相关标准规范，开展相关试验验证，提高标准的科学性。（3）以满足大气腐蚀试验实际使用需要为原则，提高标准的适用性和可操作性。（4）标准应充分考虑并满足国家法律、安全、卫生、环保法规的要求。（5）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》的要3求进行编制，保证标准的规范性。三、主要内容说明1．标准主要内容本标准采用翻译法等同采用国际标准《ISO22858:2020Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion》,主要技术内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、传感器概述、自腐蚀电流传感器、电偶腐蚀电流传感器、薄液膜电导传感器、涂层阻隔性能传感器、采用电化学传感器的大气试验、试验报告、附录A电化学传感器示例图、附录B双电极测量的等效电路分析、附录C试验报告信息示例。现将各部分内容简述如下：（1）范围本标准主要规定了使用双电极电化学传感器进行大气腐蚀测量的试验方法。本标准适用于测量金属表面的自腐蚀速率、电偶腐蚀速率、薄膜溶液的电导和有机涂层的阻隔性能。本标准规定的电化学传感器适用于在实验室试验箱、户外暴露场所和服役环境中进行大气腐蚀测量。（2）规范性引用文件本标准共引用文件4份。（3）术语和定义除了在GB/T5206、GB/T10123、GB/T19292.1和GB/T30789（所有部分）中规定的术语和定义适用于本标准外，本标准还增补了10个术语及其定义，分别为电阻传感器、电化学传感器、电极指、腐蚀减薄、叉指型电极、传感器量程、传感器测量范围、溶液电阻、薄液膜电导、零阻电流计。（4）传感器概述本部分简要叙述了进行大气腐蚀测量可采用三种类型的传感器，分别测量自腐蚀电流、电偶腐蚀电流和表面电导。概述了电化学传感器的结构和制备方法。（5）自腐蚀电流传感器本部分包括自腐蚀电流传感器的描述、传感器的结构、均匀腐蚀和局部腐蚀电流的测量、无涂层传感器的自腐蚀速率及总的自腐蚀质量损失和减薄、带涂层传感器的自腐蚀电流和总电量、自腐蚀传感器的表面处理、自腐蚀传感器的检查和验证等内容。（6）电偶腐蚀电流传感器本部分包括电偶腐蚀电流传感器描述、传感器结构、电偶腐蚀电流的测量、无涂层传感器的电偶腐蚀速率和总电偶腐蚀、带涂层传感器的电偶腐蚀速率和总电偶腐蚀、电偶腐蚀传感器的表面处理、电偶腐蚀传感器的检查和验证等内容。（7）薄液膜电导传感器本部分包括电导传感器描述、传感器结构、表面电导的测量方法、电导传感器的处理、电导传感器的检查和性能验证测试等内容。4（8）涂层阻隔性能传感器本部分包括涂层阻隔性能传感器描述、涂层阻隔性能的测量、涂层阻隔性能传感器的制备、传感器的检查和性能验证测试等内容。（9）采用电化学传感器的大气试验本部分涉及大气试验的类型、传感器布置、传感器的选择、试验持续时间、采样速率、日期和时间信息等内容。（10）试验报告本部分规定了试验报告应包含的信息和内容。（11）附录A本部分给出了电化学传感器示例图，包括层合叉指型双电极传感器和薄膜叉指型双电极传感器。（12）附录B本部分给出了双电极测量的等效电路分析，包括极化电阻理论、双电极传感器的极化电阻、溶液电阻假设。（13）附录C本部分给出了试验报告信息示例。2．主要技术差异本标准等同采用国际标准《ISO22858:2020Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion》，内容与ISO22858:2020一致，本部分还做了下述编辑性修改：（1）删除了国际标准的前言和引言，增加我国标准前言和引言；（2）删除了国际标准的目录；（3）采用对应的国家标准（等同或等效采用ISO标准）替代了引用的国际标准。参考文献中的ISO国际标准也做了相应的修改。四、主要试验（或验证）过程五、标准中涉及专利的情况无。同时，在前言中已强调本标准的发布机构不承担识别专利的责任。六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况大气腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，尤其是在湿热的海洋环境以及城市污染大气环境中，5金属的腐蚀问题尤为突出。本标准涉及一种监测大气腐蚀的电化学试验方法，其与传统的质量损失试验和挂片暴露试验相比，可以连续实时监测金属和合金的腐蚀以及有机涂层的防腐阻隔性能随时间的演变，监测表面薄液膜电导的变化。本标准批准发布后，经宣贯和实施，可为有效测试和评价金属材料的耐大气腐蚀性能、有机涂层的保护性能、大气环境的腐蚀性提供重要的参考依据，为完善金属材料和防护涂层的性能检测方法、深刻认识大气腐蚀行为和机理、持续改进材料和涂层的性能、发展和应用新型耐蚀材料和防护涂层提供重要的技术支撑。该标准有利于推动大气腐蚀试验技术的发展与进步，促进材料腐蚀数据库建设和环境试验的数字化转型，可有效提升金属结构物的防腐技术水平，延长其服役寿命，保障其服役安全，避免因腐蚀失效而导致事故的发生，具有显著的社会效益和经济效益。七、与国际、国外对比情况针对监测大气腐蚀的电化学方法，美国腐蚀工程师协会(NACE)和国际标准化组织(ISO)分别制定了NACEStandardTM0416-2016“TestMethodforMonitoringAtmosphericCorrosionRatebyElectrochemicalMeasurements”和ISO22858:2020“Corrosionofmetalsandalloys—Electrochemicalmeasurements—Testmethodformonitoringatmosphericcorrosion”。ISO22858是在NACETM0416的基础上制定的。本标准等同采用ISO22858:2020，并参考了NACETM0416-2016及其它相关参考文献。本标准反映了国内外大气腐蚀监测电化学技术的主要发展状况。八、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性标准的协调性本标准规定了监测大气腐蚀的电化学试验方法，该方法可测量金属和合金的实时腐蚀速率，监测涂层状态随时间的变化，是对传统的质量损失试验方法以及涂层样板挂片暴露试验方法的补充。目前已有较多关于传统试验方法的标准，如GB/T11112-1989《有色金属大气腐蚀试验方法》、GB/T14293-1998《人造气氛腐蚀试验一般要求》、GB/T15957-1995《大气环境腐蚀性分类》、GB/T19292.4-2003《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性用于评估腐蚀性的标准试样的腐蚀速率的测定》、GB/T20853-2007《金属和合金的腐蚀人造大气中的腐蚀暴露于间歇喷洒盐溶液和潮湿循环受控条件下的加速腐蚀试验》、GB/T25834-2010