管道涂層陰極剝離的標準試驗方法ASTM G8-96(R2010)（中文翻譯版）
管道涂層陰極剝離的標準試驗方法ASTM G8-96(R2010)（中文翻譯版）（僅供參考）
1. 目的Purpose
本規范規定了同時確定應用于鋼管外部的絕緣涂層系統的比較特性的加速程序，目的是防止或減輕地下設施中可能發生的腐蝕，在地下設施中，管道將接觸土壤，并且可能不會受到陰極保護。
2. 范圍Scope
適用于從商業生產中獲得的涂層管樣品，當涂層具有電屏障功能時，也同樣適用。也適用于在室溫下對浸沒或浸沒在試驗溶液中的涂層進行試驗。
在方法A中，使用鎂陽極，試驗期間無電氣監測。試驗結束后，通過檢查試樣確定結果。
在方法B中，可以使用鎂陽極或外加電流系統。提供了測量電池電路中電流的電氣儀表。同時測量電位，在試驗結束后，對試樣進行物理檢查。
3. 職責Responsibility
程序執行：實驗室授權制樣人員
程序監督：實驗室技術負責人及相關責任人
4. 原理Principle
4.1如果防腐蝕涂層連續致密完整時，金屬與腐蝕介質完全隔離，也就沒有腐蝕現象發生。但是管道在運輸、安裝及運行過程中難免因防腐層損傷二產生漏點，對管道施加陰極保護的目的就是當防腐層存在漏點時，避免管道發生腐蝕。管道漏電處的金屬暴露于電解質中，形成腐蝕電池，發生腐蝕反應。在金屬腐蝕反應過程中，腐蝕電流從陰極流向陽極，陽極失去電子被腐蝕。陰極保護系統則提供了一個可失去電子的遠陽極，通過外加電流或犧牲陽極的腐蝕電流將電子源源不斷地供給被保護金屬，使之陰極極化達到其腐蝕平衡電位以下。結果，在電解質中得到外援電子的金屬不被腐蝕。
4.2在陰極電流作用下，陰極反應使陰極區域形成堿性環境，pH值升高，大量離子遷移至金屬/防腐層交界面，使與防腐層粘結的基體金屬氧化物層溶解，或侵蝕界面的聚合物，或降低聚合物與金屬的粘結力，從而使防腐層產生剝離——陰極剝離。
5. 術語及定義Terms and Definition
無
6. 儀器Equipment
6.1試驗容器——容器應使用絕緣材料，或作為金屬容器的襯里。容器的尺寸應符合下列要求：
6.1.1試樣應垂直懸掛在容器中，與底部至少有25.4mm（1 in.）的間隙。
6.1.2每個試樣應與其他試樣、陽極和試驗容器壁相距至少38.1mm（1.500 in.）。
6.1.3電解液深度應允許按照7.2.4的要求浸入試樣的試驗長度。電解質的深度應允許將試樣的測試長度浸入到7.2.4中的要求。
6.1.4如果按照方法B的要求進行電氣監測，可將參比電極放置在容器中的任何位置，前提是參比電極與試樣和陽極之間的距離不小于38.1mm（1.500 in.）。
6.2鎂陽極應由鎂合金制成，相對于7.1.1中給出的電解液中的CuCuSO4參比電極，鎂合金的溶液電位為-1.45至-1.55 V，其表面積不得小于暴露在電解液中試樣總面積的三分之一（僅暴露在外部區域）。陽極應配備工廠密封的、最小4107 cmil（14 gage Awg）絕緣銅線。如果鎂延伸到蓋子上方，可以使用沒有工廠密封的陽極。
6.3從陽極到試樣的連接器接線應至少為4107 cmil（14 gage Awg），絕緣銅。試樣的連接應通過焊接、釬焊或螺栓連接至非浸沒端，連接處應涂有絕緣材料。允許使用連接線中的接頭，前提是通過焊接或機械壓接的螺栓接線片對清潔電線端部進行連接。
6.4涂層滲漏工具——涂層滲漏應使用規定直徑的常規鉆頭。在準備小直徑管道試樣（如19.05mm（0.750 in.）公稱直徑管道）時，使用經大幅度磨掉尖角的鉆頭，可有效防止管道金屬壁穿孔。做物理檢查時需要一把有安全手柄的尖刀。
6.5高電阻直流電壓表，內部電阻不小于10MΩ，測量參比電極電位的范圍為0.01至5V。
6.6參比電極，常規玻璃或塑料管的飽和CuCuSO4，具有多孔塞結構，直徑最好不超過19.05mm（0.750 in.），具有相對于標準氫電極-0.316V的電位。也可以使用甘汞電極，但用它進行的測量應轉換為CuCuSO4參考，通過在觀察讀數上增加?0.072V來報告。
6.7測厚儀，根據試驗方法G12測量涂層厚度。
6.8溫度計，用于測量電解液溫度，一般實驗室類型，1°細分，浸入76.2mm（3 in.）。
6.9方法B的附加裝置：
6.9.1高電阻直流電壓表，內部電阻不小于10MΩ，并能測量測試單元電路中通過分流器的低至10μV的電位降。
6.9.2精密繞線電阻器，1Ω±1%，1W（最小值），用作測試單元電路中的電流分流器。
6.9.3電壓-電阻表，用于表觀涂層電阻的初始測試。
6.9.4金屬電極，暫時與電壓-電阻表一起使用，以確定試樣明顯的初始涂層滲漏狀態。
6.9.5附加連接線，最小4107 cmil（14 gage Awg），絕緣銅。
6.9.6黃銅螺柱，與鱷魚夾或閘刀開關一起用于接線板，用于接通和斷開電路。短鱷夾不得用于連接試驗電池頂部位置的電極或試樣。
......
圖1 使用外加電流測試多個試樣的方法B（圖5）的修改
7. 試劑和試樣Solution and Test Specimens
7.1試劑
7.1.1電解液應由飲用自來水組成，并添加以下技術級鹽的質量百分比（按無水計算）：氯化鈉、硫酸鈉和碳酸鈉。每次試驗使用新制備的溶液。
7.1.2用于密封涂層管試樣端部的材料可包括瀝青產品、蠟、環氧樹脂或其他材料，包括模壓彈性體或塑料端蓋。
7.1.3已發現膠合板或塑料材料適用于建造試驗容器蓋和通過試樣與電極孔支撐。通過在試樣頂端開孔引入的木銷釘被發現適用于從容器蓋上懸掛試樣。
7.2試樣——試樣應為生產涂層管的代表件。一端應塞住或蓋住并密封。
7.2.1每個試樣應進行一次或三次涂層滲漏，建議三次。推薦尺寸如圖2所示。有一個漏節的試樣應在浸沒長度的中間鉆孔。如果使用三個節段，則應將它們分開120°鉆孔，其中一個在中心，另兩個在距離浸沒試驗長度頂部和底部四分之一的位置。應鉆取每個涂層滲漏，使鉆頭的角錐點完全進入鉆頭圓柱形部分與鋼表面接觸處的鋼中。鉆頭直徑不得小于涂層厚度的三倍，但其直徑不得小于6.35mm（0.250 in.）。管道的鋼壁不得穿孔。對于小直徑管道，如果有穿透管道的危險，則涂層滲漏應以標準60°錐點開始，并用磨掉大部分錐點的鉆頭完成。
注：在涂層滲漏前，見7.3。
7.2.3應為伸出浸沒線上方的管道端部提供適當的支撐裝置和用于電氣目的的單獨導線連接，該導線應通過焊接、釬焊或螺栓連接到管子上。突出端，包括吊架和導線連接，應采用絕緣涂層材料進行保護和密封。
7.2.4試樣試驗區域應包括底端密封邊緣和浸入線之間的區域。底端密封區域不應視為試驗區域的一部分?？墒褂萌魏魏线m的管道直徑和試樣長度，但浸沒區域不得小于23227 mm2（36 in.2）。在方便的情況下，92900 mm2（1 ft2）的面積被認為是更可取的。
圖2試樣的推薦尺寸
7.3試樣制備——在進行人工涂層滲漏之前，按如下方式驗證涂層的連續性和端蓋密封的有效性：
7.3.1將試樣和金屬電極浸入電解液中，萬用表的一個端子連接到試樣上，另一個端子連接到金屬電極上。以歐姆為單位測量表觀電阻，進行兩次測定：一次試樣連接到萬用表的正極端子；另一次試樣連接到負極端子。
......
注：試驗后在非浸沒區域制作的試驗孔未顯示（見圖2）。
圖3 使用鎂陽極的方法A的試驗組件
8. 方法A的程序Procedure for Method A
8.1將試樣浸入電解液中，并如圖3所示將其連接至陽極。定位中間或單個節段，使其面朝遠離陽極的方向。按照6.1所述，將陽極與試樣隔開。用油筆標記試樣的正確浸沒水平，并根據需要每天添加飲用水。在電解液溫度為21至25℃（70至77℉）時進行測試。
8.1.1為了確定試驗電池是否正常工作，在開始試驗后和終止試驗前，立即測量試樣和參比電極之間的電位。使用臨時連接和儀器，如圖3所示。相對于CuCuSO4參比電極，測得的電位應為-1.45 V至-1.55 V。使用6.5中所述的儀器。
8.2試驗周期為30天。也可以使用其他測試周期，例如60或90天。
8.3試驗期結束后，應立即進行如下檢查：
8.3.1試驗結束時，拆開電池，用溫水沖洗試驗區域。立即將樣品擦干，目視檢查整個試驗區域是否有任何意外涂層滲漏和所有涂層滲漏邊緣的涂層松動跡象，包括有意涂層滲漏，并記錄涂層狀況，例如顏色、起泡、開裂、破裂、粘附沉積物等。
......
注：已發現使用透明薄膜時，在側面以2.54mm（0.1 in.）等小正方形布置網格是有用的。將膠片靠著未密封區域放置，并在網格上跟蹤未密封區域的邊界。然后通過計算結合區域內的方塊來得到面積。
圖4 使用鎂陽極的方法B的試驗組件
圖5 使用一個試樣外加電流的方法B的試驗組件
9. 方法B的程序Procedure for Method B
9.1除第8節中給出的程序外，還應按照8.2中給出的時間表，對試驗進行電氣監控，如下所示：
9.1.1如果使用鎂陽極，安裝圖4所示的試驗組件。如果要使用單個試樣的外加電流，則安裝圖5所示的試驗組件；如果要測試多個試樣，則使用圖1所示的修改。
9.1.2使用萬用表在不斷開陽極和試樣的情況下，測量E2，試樣和參比電極之間的應力電位（單位：伏特）。使用6.5中所述的儀器。如果使用CuCuSO4電極，只能暫時浸泡。
9.1.3使用6.9.1中所述的萬用表，通過確定永久安裝在測試單元電路中的1Ω電阻器的電位降，測量電流需求（安培）。電壓讀數在數值上等于安培。
注：可通過6.9.4中所述的儀器使用測量電流需求的替代方法。在這種方法中，試樣和陽極之間的導線連接暫時斷開，零電阻安培計暫時插入試樣和陽極之間。測量完成后，立即用連接線將試樣重新連接到陽極上。
9.1.4測量E1，極化電位，單位為伏特。用5.1.5中所述的萬用表在試樣和參比電極之間按如下方式連接：
9.1.4.1在密切觀察萬用表的同時，從試樣上斷開陽極。當儀表指針下降時，它將在進一步下降之前顯著停留在極化值處。停留點是E1。如果使用CuCuSO4電極，只能暫時浸泡。
9.2電氣監測計劃：
9.2.1試驗開始時的電氣測量值定義為浸泡后第二天和第三天測量值的平均值?？稍诮]當天進行測量，以確定試驗室的功能，但此類測量不得用于計算進行試驗時從開始日期到目標日期的特性變化。
......
10. 報告
10.1方法A的報告應包括以下信息：
10.1.1試樣的完整標識，包括：
10.1.1.1涂層名稱和代號；
10.1.1.2管道尺寸和壁厚；
10.1.1.3來源、生產日期和生產運行編號；
10.1.1.4最小和最大涂層厚度、平均厚度和涂層滲漏處的厚度；
10.1.1.5浸沒區；
10.1.1.6初始涂層滲漏的規模和數量，以及
10.1.1.7電阻測量驗證涂層的連續性和7.3中要求的端蓋密封的有效性。
10.1.2開始和終止試驗的日期。
10.1.3在終止日期發現未密封區域的計數。面積可以用面積的平方毫米（平方英寸）或等效圓直徑的毫米（英寸）或兩者報告。如果使用的涂層滲漏不止一個，則每個涂層滲漏的面積可報告為平均值。
注：等效圓直徑（ECD）由以下公式得出：
ECD=（A/0.785）l/2
式中：
A=涂層滲漏面積，mm2（in.2）
10.1.4其他相關信息。
10.2方法B的報告應包括以下內容：
10.2.1方法A報告中要求的數據；
10.2.2如7.3.4所述，在人為涂層滲漏之前，試樣的相對電阻（單位：歐姆），以及
10.2.3啟動、中間和終端電氣測量結果。報告以下測量值：
10.2.3.1電流需求（微安），或電流對數的負特性（安培），或兩者；
10.2.3.2以伏特為單位的?E = E2-E1的值，以及10.2.3.3對于值10.2.3.1和10.2.3.2從開始到終止的變化。如果使用了多個涂層滲漏，則每個涂層滲漏的平均變化可能會報告為10.2.3.1。
10.2.4整流器電流的任何中斷時間。
11. 相關記錄表式 Record Form
JC-YS-2019-023 電化學原始記錄表
JC-ZL-0808 儀器設備使用記錄表
12. 參考文件Reference
ASTM G8-96(R2010) Standard Test Methods for Cathodic Disbonding of Pipeline Coatings
如需查看完整版，請聯系致電0512-6883-0001
轉載請注明精川材料檢測地址：www.ahmedelazab.com
