ICS 19.100 J 04 中华人民共和国国家标准 GB/T38894—2020 无损检测 电化学检测 总则 Non-destructive testing—Electrochemical testing—General principles 2020-12-01实施 2020-06-02发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T38894—2020 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 检测原理 5人员要求 6 电化学检测设备 检测 8 检测报告 GB/T38894—2020 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草 本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56）提出并归口。 本标准起草单位：厦门乐钢材料科技有限公司、爱德森（厦门）电子有限公司、厦门大学、苏州热工研 究院有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中海油常州涂料化工研究院有限公司、中国科学 司、中交公路规划设计院有限公司、集美大学。 本标准主要起草人：林理文、董士刚、林昌健、林俊明、孙晓光、林斌、朱文胜、台闯、王晶晶、李娜、 刘志强、李寒林。 GB/T38894—2020 无损检测电化学检测总则 1范围 本标准规定了对金属材料及制品、基础设施中的钢铁等采用选择性电极、电化学阻抗、多重动电位 扫描等无损电化学检测的一般原则。 SZIC 本标准适用于金属设备及构件在服役环境中的腐蚀状态、腐蚀倾向性和腐蚀速率的无损检测。 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/T10123金属和合金的腐蚀基本术语和定义 GB/T33373防腐蚀电化学保护术语 3术语和定义 GB/T10123和GB/T33373界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 服役环境serviceenvironment 金属设备及其构件在使用过程中所处的环境 3.2 多重动电位扫描极化 multicirclepotential dynamicpolarization 以一定的电位扫描速度，对有机涂层/金属体系施加反复的电位极化，并测量其响应电流，快速评测 有机涂层/金属基底的耐腐蚀性能。 3.3 阵列参比电极arrayreferenceelectrode 由多支相互绝缘的微参比电极（如Ag/AgCI)按一定的阵列紧密排列组合，同时测量每支微参比电 极相对于金属的电位或微参比电极间的电流，获得具有空间分辨的金属电位或电流密度分布 4检测原理 4.1选择性电极检测 4.1.1概述 通过选择性电极或氧化还原电极对被检测金属设备或构件服役环境中CI-含量及pH值进行检 测、监测，评估服役环境的腐蚀性对金属腐蚀反应进程、腐蚀速度及腐蚀程度的影响， 4.1.2氯离子的检测 服役环境中的氯离子含量的检测，使用Ag/AgCI电极为氯离子传感器。Ag/AgCl电极在含氯离 1 GB/T38894—2020 子的环境中，发生如下电化学反应； AgCl+e→Ag+Cl 当上述反应达到平衡状态时，Ag/AgCI电极的电位与环境中氯离子的浓度符合线性关系。通过在 一系列标准氯离子浓度的溶液中测量Ag/AgCI电极的电位，得到氯离子传感器的工作曲线。通过测量 氯离子传感器的电位，可计算得到服役环境中氯离子的浓度 4.1.3pH值的检测 服役环境的pH值的检测，采用Ti/IrO，电极作为pH值传感器，电极结构为金属钛表面覆盖IrO2 膜层，其中金属钛为导电体，IrO2膜层为氢离子敏感膜。在水溶液环境中，Ti/IrO2电极表面发生如下 电化学反应： 2Ir02+2H++2e-→Ir203+H,0 在平衡状态时，Ti/IrO2电极的电位与溶液中氢离子的浓度符合线性关系。通过在一系列标准pH 溶液中测量，Ti/IrO2电极的电位，可得到pH传感器的工作曲线。测量pH传感器的电位，根据工作曲 线的斜率和截距值，可换算得到服役环境的pH值。 4.1.4特点 选择性电极检测具有下列特点： 一操作方便、迅速，不受环境介质颜色或浑浊度影响； 一可进行跟踪监测和自动化检测。 4.1.5局限性 选择性电极检测具有下列局限性： 一环境介质中其他物种可能对检测存在干扰； 一选择性电极对环境中物种检测存在温度偏差，需加以补偿校正， 4.2腐蚀电位检测 4.2.1概述 腐蚀电位是重要的腐蚀电化学参数，可评判金属的腐蚀倾向性，也是电化学保护中的一个重要 参数。 4.2.2参比电极的选择 参比电极的选择应满足如下要求： 一在服役环境中具有高的稳定性； 一允许通过较小电流而不产生电极极化； —一在服役环境中具有良好的耐久性； 一对环境无污染。 4.2.3高输入阻抗电位计 采用合适的参考电极和高输入电阻的电位计直接测量腐蚀电位。电位计的输人阻抗不低于 10102，电位测量误差不高于士5mV。 4.2.4特点 腐蚀电位检测具有下列特点： 2 GB/T38894—2020 设备简单，操作简便，检测快速； 一数据处理简易、方便； 可实现长期连续监测。 4.2.5局限性 腐蚀电位检测具有下列局限性： 腐蚀电位影响因素复杂，可能随时间发生漂移； 只能反映金属材料的腐蚀倾向性，不能反映腐蚀的速度； 一测量精度受环境介质的电阻和温度影响。 4.2.6腐蚀电位判据 金属在特定的介质环境中有确定的腐蚀电位（开路电位），由此可利用腐蚀电位评判金属腐蚀的可 能性和腐蚀概率。表1为钢筋在混凝土环境中腐蚀状态的腐蚀电位判据。 表1钢筋在混凝土中腐蚀状态的腐蚀电位评估依据 腐蚀电位（vs.CSE) 腐蚀可能性 V >-0.2 <10% -0.2～—0.35 不确定 -0.35~0.5 >90% 9'0-> 非常严重 注：CSE为饱和硫酸铜参比电极 4.3电化学阻抗检测 4.3.1概述 给金属腐蚀体系施加一个小振幅的交流电扰动信号，测量相应的交流电响应信号，计算电压与电流 的比值（即腐蚀体系的阻抗）或相位角随正弦波频率的变化，进而分析金属腐蚀体系的动力学过程及腐 蚀速度。 4.3.2检测的基本条件 电化学阻抗测量应满足以下条件： 因果性条件：用一个正弦波电位信号对腐蚀体系进行扰动时，腐蚀体系只对该电位信号响应； 一线性条件：腐蚀体系输出的响应信号与输人的扰动信号之间存在近似线性关系； 稳定性条件：停止对腐蚀体系施加扰动后，腐蚀体系能回复到原来的状态。 4.3.3电化学阻抗谱 以一定频率范围的小振幅正弦波电位（或电流）为扰动信号对服役环境中金属体系进行激励，通过 测量相应的交流电流（或电位）响应信号，原位获得金属在服役环境中的电化学阻抗谱。基于电化学电 极过程理论和等效电路的拟合，探明腐蚀反应动力学过程机理，估算腐蚀电极反应速度及分步骤动力学 3 GB/T38894—2020 参数。电化学阻抗测量宜采用专门仪器和分析软件，对于金属在特定环境中腐蚀速度的检测，有时可选 择特征频率定频测量，以实现电化学阻抗法快速检测金属腐蚀速度。 电化学阻抗谱通常采用等效电路分析其元件数值，由此反映金属腐蚀过程的界面结构及各反应步 骤的动力学参数。最常见的金属腐蚀体系的等效电路如图1所示，其中R。为环境介质的电阻；C为金 属表面的电容；R，为极化电阻，反映金属发生腐蚀反应的阻力，其数值大小与金属腐蚀速度成反比 关系。 R. 说明： R。—环境介质电阻； R。——极化电阻； C——金属表面电容。 图1电化学阻抗等效电路 4.3.4极化电阻 在高频和低频分别测量腐蚀体系的阻抗值，得到腐蚀体系的极化电阻。 4.3.5腐蚀电流密度的计算 金属腐蚀电流密度Icorr由极化电阻和斯特恩常数计算得到， 4.3.6腐蚀速度的计算 金属的腐蚀速度由腐蚀电流密度计算得到。 4.3.7特点 电化学阻抗检测具有下列特点： 对金属腐蚀体系扰动微小，可确保无损腐蚀检测： 一能够获得多种腐蚀电化学动力学参数； 可定量检测金属腐蚀速度。 4.3.8局限性 电化学阻抗检测具有下列局限性： 需要专门的电化学阻抗检测仪器； 数据解析较为复杂，需要专业知识； 等效电路与金属实际腐蚀过程可能存在偏差。 4.3.9腐蚀电流密度判据 利用腐蚀电流密度可评判服役环境中金属腐蚀速度。表2为钢铁腐蚀速度的腐蚀电流密度判据。 4