《海水抽蓄电站金属构件表面材料防腐性能的电化学阻抗谱评价》

ICS27.140

P59

备案号xxx

T/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECXXXX—XXXX

海水抽水蓄能电站金属构件表面材料防腐

性能的电化学阻抗谱试验导则

Guideofanticorrosionperformanceteston

metalsurfacematerialswithEISforseawater

pumpedstoragepowerstation

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

1

目次

前  言.............................................................错误！未定义书签。

海水抽水蓄能电站金属构件表面材料防腐性能的电化学阻抗谱评价规程........................1

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4一般规定............................................................................2

4.1电化学工作站....................................................................2

4.2电极............................................................................2

4.3电解池..........................................................................3

4.4测试条件.........................................................................3

5试验................................................................................3

5.1样品制备........................................................................3

5.2试验准备........................................................................3

5.3测试步骤........................................................................3

6数据输出与解析......................................................................4

6.1数据输出........................................................................4

6.2复平面图........................................................................4

6.3波特图..........................................................................4

6.4数据拟合........................................................................4

7结果判定............................................................................4

7.1目测............................................................................4

7.2评价方法........................................................................4

8评价报告............................................................................5

附录A.................................................................................6

1

海水抽水蓄能电站金属构件表面材料防腐性能的电化学阻抗谱评价规程

1范围

本标准规定了金属构件防护材料在海水动态冲刷与静态浸泡交替环境下的电化学阻抗谱性能评价

方法。

本标准适用于海水抽水蓄能电站金属构件表面防腐材料的评价。

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/T8923.1涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：未涂覆过的钢材表面和

全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级

3术语和定义

3.1

海水冲刷腐蚀dynamicscouringbyseawater

由海水冲刷引起的金属构件腐蚀。

3.2

电化学阻抗谱electrochemicalimpedancespectroscopy[EIS]

是一种以小幅正弦波电位或电流为扰动信号施加到待测体系上，输出以频率和应用信号为函数

的谱图的一种电化学测试技术。

3.3

三电极体系three-electrodessystem

包含工作电极、对电极和参比电极的电化学测试系统。

3.4

工作电极workingelectrode

在电解池中，被施加扰动信号测试的电极。

3.5

对电极counterelectrode

电解池中，采用惰性材料，能与工作电极组成闭合回路的电极。

3.6

参比电极referenceelectrode

1

测量电极电位时用作参照对比、具有稳定和可逆电位的电极。一般采用难溶盐，如甘汞、Ag/AgCl、

Cu/CuSO4。

3.7

电解池electrochemicalcell

至少包含两电极在电解液中，能构成电流回路的测试系统。

3.8

等效电路equivalentcircuit

用于模拟电化学阻抗谱并包含电阻、电容等电学元件的电路。在相同的扰动下，与测试系统具有相

同的电化学阻抗谱响应信号。

3.9

腐蚀速率corrosionrate

单位时间内，金属材料损失的平均厚度或单位面积损失的质量，通常用“或“g/(m2s)”来

表示。

mm/a”

4一般规定

4.1电化学工作站

开展电化学阻抗谱评价，应使用电化学工作站。电化学工作站应带有零阻检流计，输入阻抗应大于

1TΩ，频率测试区间宜为10−2Hz-105Hz。

4.2电极

电极要求如下：

a)应根据海水抽蓄电站测试环境条件，选择三电极体系进行测试。

b)工作电极应采用管状导电且涂敷有防护材料的底材，工作电极面积不低于1cm2。

c)对电极应由惰性材料制成，如铂丝电极或碳棒。

d)参比电极应定期进行电位矫正，确保其电位的稳定性。

1-工作电极；2-对电极；3-参比电极；4-电解池壁

图1三电极体系

2

4.3电解池

电解池要求如下：

a)电解池制备所采用的材料应耐腐蚀。

b)电解池应采用绝缘材料进行密封。

c)电解池制备时，应预留工作电极、对电极、参比电极、气体进出口、温度计的位置。

4.4测试条件

应根据原型工作环境，确定测试介质的盐度、温度以及流速。

5试验

5.1样品制备

5.1.1试样

试样要求如下：

a)面积不小于1cm2。

b)材质与原型一致。

c）试样表面应先处理达到GB/T8923.1规定的St2级，然后采用100#，300#，500#，800#砂纸逐级

进行打磨至表面光亮。打磨完成后，采用乙醇、丙酮进行除油，采用二次蒸馏水冲洗烘干，放入干燥箱

中待用。

5.1.2保护层材料制备

电极表面制备保护层时，应保证均匀无气孔等缺陷。

5.1.3样品养护

制备完毕后，样品应在23±2℃，50±5%的条件下养护7-10天。

5.2试验准备

将所有电极与电化学工作站相应接口进行导线连接，并检查接线。应至少采用三个平行试样。

5.3测试步骤

5.3.1开路电位测试

试验前应测试开路电位，时间不低于2分钟。

5.3.2扰动信号选择

扰动信号应根据被测试体系阻抗的大小确定，一般为20mV。应根据低频段实验点的测试质量，调

整扰动信号。对于体系阻抗大于109Ω•cm2的，宜选择更大的扰动信号幅度。

3

5.3.3频率范围

测试频率范围应根据体系响应特征确定，一般为105Hz-10-2Hz。

5.3.4测试周期

a)每条测试曲线应不少于30个试验点。

b)实验开展后的前10天，每2天宜进行1次测试，实验开展10天后，每5天宜测试1次，实验开展1

个月后，每10天宜测试1次。

c)每次测试均应包括冲刷条件下1次和静态浸泡条件下1次。冲刷时间宜为15小时，浸泡时间宜为9

小时。

6数据输出与解析

6.1数据输出

应根据测试获得的数据绘制复平面图和波特图。

6.2复平面图

复平面图应保持横、纵坐标有相同的刻度和范围，横坐标和纵坐标分别为阻抗的实部和虚部，单位

是Ω•cm2。

6.3波特图

波特图的横坐标应为频率的对数，单位为Hz。纵坐标可选择阻抗模值或相位角，当纵坐标为阻抗模

值时，单位为Ω•cm2；当纵坐标为相位角时，相位角的坐标区间宜为0~90度。

6.4数据拟合

宜采用拟合方法，对所获得的阻抗谱数据进行分析，建立等效电路模型，获得电荷转移电阻、双电

层电容、涂层电阻、涂层电容等电学元件参数。

7结果判定

7.1目测

每次测试前，观察保护层的耐冲刷以及耐海水浸泡情况，记录保护层表面鼓泡、变色、开裂、生锈

等变化情况。

7.2评价方法

评价方法如下：

a)三个平行试样的数据偏差小于10%为合格。

b)当其中一个偏差大于10%小于30%，应补充试样测试。

4

c)当其中一个偏差大于30%，应重新取样试验。

8评价报告

评价报告内容如下：

a）试验的过程，应包括测试试样的制备过程，表面材料的制备过程、干燥条件、厚度（μm）、表

面保护材料的养护干燥条件、表面材料的层数；

b）试验测试的温度、流速等条件参数；

c）介质的类型、浓度、其他添加剂等；

d）测试条件，包括测试周期、频率范围、振幅等；

e）试样表面的形貌照片；

f）试验结果，包括复平面图和波特图；

g）其他现象；

h）试验日期。

5

附录A

（推荐性附录）