管道涂层阴极剥离的标准试验方法ASTM G8-96(R2010)（中文翻译版）
管道涂层阴极剥离的标准试验方法ASTM G8-96(R2010)（中文翻译版）（仅供参考）
1. 目的Purpose
本规范规定了同时确定应用于钢管外部的绝缘涂层系统的比较特性的加速程序，目的是防止或减轻地下设施中可能发生的腐蚀，在地下设施中，管道将接触土壤，并且可能不会受到阴极保护。
2. 范围Scope
适用于从商业生产中获得的涂层管样品，当涂层具有电屏障功能时，也同样适用。也适用于在室温下对浸没或浸没在试验溶液中的涂层进行试验。
在方法A中，使用镁阳极，试验期间无电气监测。试验结束后，通过检查试样确定结果。
在方法B中，可以使用镁阳极或外加电流系统。提供了测量电池电路中电流的电气仪表。同时测量电位，在试验结束后，对试样进行物理检查。
3. 职责Responsibility
程序执行：实验室授权制样人员
程序监督：实验室技术负责人及相关责任人
4. 原理Principle
4.1如果防腐蚀涂层连续致密完整时，金属与腐蚀介质完全隔离，也就没有腐蚀现象发生。但是管道在运输、安装及运行过程中难免因防腐层损伤二产生漏点，对管道施加阴极保护的目的就是当防腐层存在漏点时，避免管道发生腐蚀。管道漏电处的金属暴露于电解质中，形成腐蚀电池，发生腐蚀反应。在金属腐蚀反应过程中，腐蚀电流从阴极流向阳极，阳极失去电子被腐蚀。阴极保护系统则提供了一个可失去电子的远阳极，通过外加电流或牺牲阳极的腐蚀电流将电子源源不断地供给被保护金属，使之阴极极化达到其腐蚀平衡电位以下。结果，在电解质中得到外援电子的金属不被腐蚀。
4.2在阴极电流作用下，阴极反应使阴极区域形成碱性环境，pH值升高，大量离子迁移至金属/防腐层交界面，使与防腐层粘结的基体金属氧化物层溶解，或侵蚀界面的聚合物，或降低聚合物与金属的粘结力，从而使防腐层产生剥离——阴极剥离。
5. 术语及定义Terms and Definition
无
6. 仪器Equipment
6.1试验容器——容器应使用绝缘材料，或作为金属容器的衬里。容器的尺寸应符合下列要求：
6.1.1试样应垂直悬挂在容器中，与底部至少有25.4mm（1 in.）的间隙。
6.1.2每个试样应与其他试样、阳极和试验容器壁相距至少38.1mm（1.500 in.）。
6.1.3电解液深度应允许按照7.2.4的要求浸入试样的试验长度。电解质的深度应允许将试样的测试长度浸入到7.2.4中的要求。
6.1.4如果按照方法B的要求进行电气监测，可将参比电极放置在容器中的任何位置，前提是参比电极与试样和阳极之间的距离不小于38.1mm（1.500 in.）。
6.2镁阳极应由镁合金制成，相对于7.1.1中给出的电解液中的CuCuSO4参比电极，镁合金的溶液电位为-1.45至-1.55 V，其表面积不得小于暴露在电解液中试样总面积的三分之一（仅暴露在外部区域）。阳极应配备工厂密封的、最小4107 cmil（14 gage Awg）绝缘铜线。如果镁延伸到盖子上方，可以使用没有工厂密封的阳极。
6.3从阳极到试样的连接器接线应至少为4107 cmil（14 gage Awg），绝缘铜。试样的连接应通过焊接、钎焊或螺栓连接至非浸没端，连接处应涂有绝缘材料。允许使用连接线中的接头，前提是通过焊接或机械压接的螺栓接线片对清洁电线端部进行连接。
6.4涂层渗漏工具——涂层渗漏应使用规定直径的常规钻头。在准备小直径管道试样（如19.05mm（0.750 in.）公称直径管道）时，使用经大幅度磨掉尖角的钻头，可有效防止管道金属壁穿孔。做物理检查时需要一把有安全手柄的尖刀。
6.5高电阻直流电压表，内部电阻不小于10MΩ，测量参比电极电位的范围为0.01至5V。
6.6参比电极，常规玻璃或塑料管的饱和CuCuSO4，具有多孔塞结构，直径最好不超过19.05mm（0.750 in.），具有相对于标准氢电极-0.316V的电位。也可以使用甘汞电极，但用它进行的测量应转换为CuCuSO4参考，通过在观察读数上增加−0.072V来报告。
6.7测厚仪，根据试验方法G12测量涂层厚度。
6.8温度计，用于测量电解液温度，一般实验室类型，1°细分，浸入76.2mm（3 in.）。
6.9方法B的附加装置：
6.9.1高电阻直流电压表，内部电阻不小于10MΩ，并能测量测试单元电路中通过分流器的低至10μV的电位降。
6.9.2精密绕线电阻器，1Ω±1%，1W（最小值），用作测试单元电路中的电流分流器。
6.9.3电压-电阻表，用于表观涂层电阻的初始测试。
6.9.4金属电极，暂时与电压-电阻表一起使用，以确定试样明显的初始涂层渗漏状态。
6.9.5附加连接线，最小4107 cmil（14 gage Awg），绝缘铜。
6.9.6黄铜螺柱，与鳄鱼夹或闸刀开关一起用于接线板，用于接通和断开电路。短鳄夹不得用于连接试验电池顶部位置的电极或试样。
......
图1 使用外加电流测试多个试样的方法B（图5）的修改
7. 试剂和试样Solution and Test Specimens
7.1试剂
7.1.1电解液应由饮用自来水组成，并添加以下技术级盐的质量百分比（按无水计算）：氯化钠、硫酸钠和碳酸钠。每次试验使用新制备的溶液。
7.1.2用于密封涂层管试样端部的材料可包括沥青产品、蜡、环氧树脂或其他材料，包括模压弹性体或塑料端盖。
7.1.3已发现胶合板或塑料材料适用于建造试验容器盖和通过试样与电极孔支撑。通过在试样顶端开孔引入的木销钉被发现适用于从容器盖上悬挂试样。
7.2试样——试样应为生产涂层管的代表件。一端应塞住或盖住并密封。
7.2.1每个试样应进行一次或三次涂层渗漏，建议三次。推荐尺寸如图2所示。有一个漏节的试样应在浸没长度的中间钻孔。如果使用三个节段，则应将它们分开120°钻孔，其中一个在中心，另两个在距离浸没试验长度顶部和底部四分之一的位置。应钻取每个涂层渗漏，使钻头的角锥点完全进入钻头圆柱形部分与钢表面接触处的钢中。钻头直径不得小于涂层厚度的三倍，但其直径不得小于6.35mm（0.250 in.）。管道的钢壁不得穿孔。对于小直径管道，如果有穿透管道的危险，则涂层渗漏应以标准60°锥点开始，并用磨掉大部分锥点的钻头完成。
注：在涂层渗漏前，见7.3。
7.2.3应为伸出浸没线上方的管道端部提供适当的支撑装置和用于电气目的的单独导线连接，该导线应通过焊接、钎焊或螺栓连接到管子上。突出端，包括吊架和导线连接，应采用绝缘涂层材料进行保护和密封。
7.2.4试样试验区域应包括底端密封边缘和浸入线之间的区域。底端密封区域不应视为试验区域的一部分。可使用任何合适的管道直径和试样长度，但浸没区域不得小于23227 mm2（36 in.2）。在方便的情况下，92900 mm2（1 ft2）的面积被认为是更可取的。
图2试样的推荐尺寸
7.3试样制备——在进行人工涂层渗漏之前，按如下方式验证涂层的连续性和端盖密封的有效性：
7.3.1将试样和金属电极浸入电解液中，万用表的一个端子连接到试样上，另一个端子连接到金属电极上。以欧姆为单位测量表观电阻，进行两次测定：一次试样连接到万用表的正极端子；另一次试样连接到负极端子。
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注：试验后在非浸没区域制作的试验孔未显示（见图2）。
图3 使用镁阳极的方法A的试验组件
8. 方法A的程序Procedure for Method A
8.1将试样浸入电解液中，并如图3所示将其连接至阳极。定位中间或单个节段，使其面朝远离阳极的方向。按照6.1所述，将阳极与试样隔开。用油笔标记试样的正确浸没水平，并根据需要每天添加饮用水。在电解液温度为21至25℃（70至77℉）时进行测试。
8.1.1为了确定试验电池是否正常工作，在开始试验后和终止试验前，立即测量试样和参比电极之间的电位。使用临时连接和仪器，如图3所示。相对于CuCuSO4参比电极，测得的电位应为-1.45 V至-1.55 V。使用6.5中所述的仪器。
8.2试验周期为30天。也可以使用其他测试周期，例如60或90天。
8.3试验期结束后，应立即进行如下检查：
8.3.1试验结束时，拆开电池，用温水冲洗试验区域。立即将样品擦干，目视检查整个试验区域是否有任何意外涂层渗漏和所有涂层渗漏边缘的涂层松动迹象，包括有意涂层渗漏，并记录涂层状况，例如颜色、起泡、开裂、破裂、粘附沉积物等。
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注：已发现使用透明薄膜时，在侧面以2.54mm（0.1 in.）等小正方形布置网格是有用的。将胶片靠着未密封区域放置，并在网格上跟踪未密封区域的边界。然后通过计算结合区域内的方块来得到面积。
图4 使用镁阳极的方法B的试验组件
图5 使用一个试样外加电流的方法B的试验组件
9. 方法B的程序Procedure for Method B
9.1除第8节中给出的程序外，还应按照8.2中给出的时间表，对试验进行电气监控，如下所示：
9.1.1如果使用镁阳极，安装图4所示的试验组件。如果要使用单个试样的外加电流，则安装图5所示的试验组件；如果要测试多个试样，则使用图1所示的修改。
9.1.2使用万用表在不断开阳极和试样的情况下，测量E2，试样和参比电极之间的应力电位（单位：伏特）。使用6.5中所述的仪器。如果使用CuCuSO4电极，只能暂时浸泡。
9.1.3使用6.9.1中所述的万用表，通过确定永久安装在测试单元电路中的1Ω电阻器的电位降，测量电流需求（安培）。电压读数在数值上等于安培。
注：可通过6.9.4中所述的仪器使用测量电流需求的替代方法。在这种方法中，试样和阳极之间的导线连接暂时断开，零电阻安培计暂时插入试样和阳极之间。测量完成后，立即用连接线将试样重新连接到阳极上。
9.1.4测量E1，极化电位，单位为伏特。用5.1.5中所述的万用表在试样和参比电极之间按如下方式连接：
9.1.4.1在密切观察万用表的同时，从试样上断开阳极。当仪表指针下降时，它将在进一步下降之前显著停留在极化值处。停留点是E1。如果使用CuCuSO4电极，只能暂时浸泡。
9.2电气监测计划：
9.2.1试验开始时的电气测量值定义为浸泡后第二天和第三天测量值的平均值。可在浸没当天进行测量，以确定试验室的功能，但此类测量不得用于计算进行试验时从开始日期到目标日期的特性变化。
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10. 报告
10.1方法A的报告应包括以下信息：
10.1.1试样的完整标识，包括：
10.1.1.1涂层名称和代号；
10.1.1.2管道尺寸和壁厚；
10.1.1.3来源、生产日期和生产运行编号；
10.1.1.4最小和最大涂层厚度、平均厚度和涂层渗漏处的厚度；
10.1.1.5浸没区；
10.1.1.6初始涂层渗漏的规模和数量，以及
10.1.1.7电阻测量验证涂层的连续性和7.3中要求的端盖密封的有效性。
10.1.2开始和终止试验的日期。
10.1.3在终止日期发现未密封区域的计数。面积可以用面积的平方毫米（平方英寸）或等效圆直径的毫米（英寸）或两者报告。如果使用的涂层渗漏不止一个，则每个涂层渗漏的面积可报告为平均值。
注：等效圆直径（ECD）由以下公式得出：
ECD=（A/0.785）l/2
式中：
A=涂层渗漏面积，mm2（in.2）
10.1.4其他相关信息。
10.2方法B的报告应包括以下内容：
10.2.1方法A报告中要求的数据；
10.2.2如7.3.4所述，在人为涂层渗漏之前，试样的相对电阻（单位：欧姆），以及
10.2.3启动、中间和终端电气测量结果。报告以下测量值：
10.2.3.1电流需求（微安），或电流对数的负特性（安培），或两者；
10.2.3.2以伏特为单位的∆E = E2-E1的值，以及10.2.3.3对于值10.2.3.1和10.2.3.2从开始到终止的变化。如果使用了多个涂层渗漏，则每个涂层渗漏的平均变化可能会报告为10.2.3.1。
10.2.4整流器电流的任何中断时间。
11. 相关记录表式 Record Form
JC-YS-2019-023 电化学原始记录表
JC-ZL-0808 仪器设备使用记录表
12. 参考文件Reference
ASTM G8-96(R2010) Standard Test Methods for Cathodic Disbonding of Pipeline Coatings
如需查看完整版，请联系致电0512-6883-0001
转载请注明精川材料检测地址：www.jctest.vip
