中国腐蚀与防护学会团体标准
高强度钢海水环境力-电化学
腐蚀控制方法
Mechanical-electrochemicalcorrosion controlmethodsforhigh-strength steel in seawater
前言
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. 本文件参考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.
本文件由北京科技大学、中国腐蚀与防护学会提出.
本文件由中国腐蚀与防护学会归口.
本文件起草单位：北京科技大学、中国船舶集团有限公司第七一九研究所、中国船舶集团有限公司第七二五研究所.
本文件主要起草人：刘智勇、崔怀云、胡科峰、李广涛、胡凌越、范林、杜翠薇、李光明、闫永贵、李晓刚.
本文件为首次发布.
高强度钢海水环境力-电化学腐蚀控制方法
1范围
本文件描述了高强度钢海水环境应力腐蚀力-电化学的检验和电化学控制方法.
本文件适用于高强度钢海水环境高拉应力部位的应力腐蚀和电化学腐蚀兼容的电化学防护设计指导.
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面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（包括的修改版）适用于本文件.
GB/T10123金属和合金的腐蚀术语GB/T15970.7金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率拉伸试验GB/T21246埋地钢制管道阴极保护参数测量方法GB/T21448埋地钢制管道阴极保护技术规范GB/T24196金属和合金的腐蚀电化学试验方法恒电位和动电位极化测量导则 GB/T31316海水阴极保护准则GB/T33378阴极保护技术条件ISO 12473海水中阴极保护的基本原理(General principles of cathodic protection in seawater)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件.
3. 1金属腐蚀metallic corrosion 金属材料与周围环境的作用而引起的性能破坏、退化.
3.2腐蚀电位corrosionpotential无外加电流时，金属表面达到稳定腐蚀状态时的电位.
3. 3 应力腐蚀开裂stress corrosion cracking SCC金属在应力和特定腐蚀环境联合作用下引起的脆性开裂现象.
3.4应力腐蚀开裂敏感性stress corrosion cracking susceptibility 金属在腐蚀介质中发生应力腐蚀开裂的敏感程度.
3.5
阴极保护cathodic protection
通过施加阴极极化电流、降低金属的电位而使金属腐蚀速率和某些局部腐蚀显著减小的一种电化学保护方法.
极化polarization
3.6
T/CSCP
有外加电流时，电极电位偏离腐蚀电位的现象.
3. 7极化电位polarization potential有外加电流时，金属在介质中的电极电位值.
3.8阴极电流流过导体/电解质界面引起的电极电位负移的现象. 明极极化cathodic polarization
3. 9最小保护电位minimum protection potential阴极保护条件下，金属达到一定保护所需要的最正的电位值.
3.10最大保护电位maximum protectionpotential阴极保护条件下，可允许的不引起被保护金属或其涂层体系损害的最负电位.
3. 11 动电位极化曲线potentiodynamic polarization curves以预定速率控制电极电位获得的极化曲线.
3.12快扫曲线 potentiodynamic polarization curves with fast potential scan rate在电位扫描速率大于50mV-s时，获得的动电位极化曲线.
3.13慢扫曲线 potentiodynamic polarization curves with slow potential scan rate在电位扫描速率不大于0.5mV-s时，获得的动电位极化曲线.
3. 14
慢应变速率拉伸试验slow strain rate tensile test SSRT
以相当低的应变速率，使暴露到特定环境中的试样承受逐渐增加的拉伸应变直至试样断裂以确定应力腐蚀敏感性的试验.
3. 15
3. 16氢脆机制hydrogen embritlement mechanism HE应力腐蚀过程由阴极析氢反应产生的氢进入金属内部导致裂纹萌生和扩展时的开裂机制.
应力腐蚀过程由阳极溶解和氢脆作用协同控制时的开裂机制.
4总则
4.1承受较高应力金属材料暴露于海水中时，不仅会发生常规电化学腐蚀，还可能发生应力作用下的腐蚀失效.
4.2钢结构在海水中的应力腐蚀有三种机制或模式.在自然腐蚀电位或阴极保护电位不足时，可发生阳极溶解机制的应力腐蚀，通常表现为先形成点蚀，后演变为应力腐蚀：在过负的阴极保护电位下发2
生氢脆机制的应力腐蚀：在适中阴极保护范围内可发生混合机制的应力腐蚀.亦即不当的阴极保护电 位不能防控应力腐蚀，必须在评价材料应力腐蚀性能与阴极保护电位相关性的基础上合理确定阴极保护电位
4.3阴极保护一般能有效防护电化学腐蚀，对阳极溶解机制和混合机制的应力腐蚀萌生过程有一定的防护作用，但可加重氢脆型应力腐蚀（包括混合型和氢脆型应力腐蚀）风险.高拉应力水平钢结构在海水中服役时必须兼顾对电化学腐蚀和应力腐蚀防护的兼容性.
4.4完好的涂层能够进一步防护应力腐蚀破坏，和合适的阴极保护联合防护能够对应力腐蚀起到更好的防护.
5阴极保护电位的测量
5.1参比电极
5.1.1通常用于监测海水中阴极保护系统的参比电极为Ag/AgCI/海水参比电极.实验室测试常用饱和甘汞电极.这些电极在多数实际应用中具有足够精确度.5.1.2附录A中给出了在海水中所应用参比电极的详细数据.
5.2电极电位测量
5.2.1无论使用何种类型的参比电极，保护电流通过电解质进入金属结构时产生的电位降均会影响金属电极电位的测量值.保护电流产生的电压降，即IR降，会使金属电极电位的测量值比实际值更负.IR降主要取决于电解质的电阻率.
5.2.2通常，海水中的IR降较小，为了准确测量阴极保护的水平，在水介质盐度较低或测试点接近外加电流阳极的情况下，可能需要使用“瞬时关闭”方法或在外加电流系统关闭后进行电位测量.
5.2.3必须在关闭电流源后和金属材料去极化前立即测量金属结构的电极电位.
6应力水平的评估
6.1导致海洋工程结构应力腐蚀的应力包括在同一区域同时存在并能正向叠加的应力，包括焊接残余应力、加工安装应力、热应力、水压变形附加应力、表面损伤残余应力等.
6.2对于焊接残余应力，须严格控制焊接工艺，避免大能束少道次焊接，并对焊接残余应力分布及水必要的热处理措施加以消除：对于热应力、水压附加应力等可通过有限元分析等方法进行评估.对表面 平采用X射线分析、盲孔法分析等进行评估：对于加工冷变形应力，应在制造过程中控制安装精度和损伤和粗糙表面加工残余应尽量避免和及时修复.
6.3一般各种应力叠加水平高于待评估材料的实际屈服强度的70%以上时，应考虑应力腐蚀发生的可能.
7应力作用下的阴极保护电位范围
7.1表1给出了不同材料在海水中的阴极保护电位指导值，包括未考虑结构受力和存在应力条件下的阴极保护电位选择范围.
表1不同材料在海水中的阴极保护电位（考虑力-电化学腐蚀的影响）
