Производитель камнедробильного и |
8 495 105 91 50 |
Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозииГОСТ 9.912-89
Дата введения 1991-01-01
Я.М.Колотыркин, д-р хим. наук (руководитель темы); Л.И.Фрейман, канд. хим. наук; И.И.Реформатская, канд. хим. наук; М.М.Кристаль, канд. техн. наук; Р.Л.Бару, канд. хим. наук; В.С.Новицкий, канд. техн. наук; Т.П.Маркова 2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 25.10.89 г. N 3196 стандарт Совета Экономической Взаимопомощи СТ СЭВ 6446-88 "Защита от коррозии. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость против питтинговой коррозии" непосредственно в качестве государственного стандарта СССР c 01.01.91 3. Срок первой проверки - 1996 г. 4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ 5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
6. ПЕРЕИЗДАНИЕ 1. ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД1. ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД 1.1. Сущность метода 1.2. Общие положения 1.2.1. Метод используют для получения сравнительных оценок питтингостойкости: 1) материалов выпускаемых и вновь разрабатываемых марок; 2) материала различных плавок; 3) материала, изготовленного различными методами; 4) образцов из одного и того же материала, подвергнутых различным видам термической, механической, термомеханической обработки, сварки, обработки поверхности; 5) образцов, вырезаемых из различных участков изделия (конструкции), подвергшегося питтинговой коррозии, с целью выяснения ее причин. 1.3. Отбор и подготовка образцов 1.3.1. Для испытаний применяют плоские прямоугольные образцы размером 20х30 мм и толщиной от 0,8 до 5 мм с отверстием для подвешивания диаметром 3 мм. Центр отверстия расположен на расстоянии 5 мм от верхней короткой кромки образца и на равных расстояниях от его длинных сторон. От каждой плавки (партии) материала или вида его обработки отбирают и испытывают параллельно не менее пяти образцов. 1.3.2. Поверхность образцов шлифуют корундовыми бумагами или шкурками с последовательно убывающей величиной зерна абразива до придания поверхности гладкого блестящего вида. Размер зерна абразива для заключительной шлифовки должен быть в пределах 0,8-1,0 мкм. Острые кромки торцов и отверстия перед шлифовкой сглаживают напильником или карборундовым бруском (SiC). 1.3.3. После шлифовки образцы промывают в струе водопроводной воды с одновременным протиранием фильтровальной бумагой или ватой, ополаскивают водопроводной водой, обезжиривают этиловым спиртом, ополаскивают дистиллированной водой и высушивают фильтровальной бумагой. Расход спирта составляет 0,5 см на 1 см площади поверхности образца. Подготовленные образцы при необходимости хранят в эксикаторе. При хранении более 5 ч образцы подвергают дополнительной шлифовке наиболее тонкой шкуркой и повторяют указанные операции промывки и обезжиривания. 1.3.4. Другие способы обработки поверхности используют, если их сопоставление является целью испытаний. 1.3.5. Перед испытанием образцы взвешивают с погрешностью не менее ±0,1 мг. 1.4. Реактивы и растворы 1.4.1. Железа трихлорид гексагидрат (FеСl·6НО) по ГОСТ 4147, ч. 1.4.2. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709. 1.4.3. Железа трихлорида гексагидрата 10%-ный раствор (6%-ный - в пересчете на безводную соль FеСl): 100 г соли растворяют в 900 см дистиллированной воды и измеряют плотность раствора ареометром при температуре (20±0,5) °С. Плотность должна составлять (1,049±0,002) г/см. Плотность раствора корректируют, добавляя дистиллированную воду или насыщенный раствор соли по п.1.4.4. 1.4.4. Железа трихлорида гексагидрата насыщенный раствор для корректировки раствора по п.1.4.3: 175-180 г соли по п.1.4.1 растворяют в 100 см дистиллированной воды, энергично размешивают и дают отстояться не менее 2 ч. Дно сосуда, содержащего готовый раствор, должно быть покрыто слоем кристаллов соли. 1.5. Проведение испытаний 1.5.1. Испытания проводят в стеклянных сосудах, термостатированных при температуре раствора (20±1) °С. Объем раствора - не менее 10 см на 1 см площади поверхности образцов. 1.5.2. Образцы подвешивают на крючках (из стекла, фторопласта, полиэтилена) так, чтобы верхняя и нижняя кромки образца отстояли не менее чем на 20 мм соответственно от уровня раствора и дна испытательного сосуда. Расстояние между соседними образцами должно быть не менее 5 мм. В одном сосуде (или в одном отделении сосуда) испытывают образцы одного вида материала (обработки). Не допускается испытывать в одном сосуде различные материалы (виды обработки). 1.5.3. Продолжительность испытания 5 ч, за исключением случаев, указанных в п.1.5.4. После испытания образцы промывают в струе водопроводной воды, ополаскивают дистиллированной водой, тщательно высушивают фильтровальной бумагой или теплым воздухом и взвешивают на тех же весах, на которых проводили взвешивание до испытания. 1.5.4. Если суммарная потеря массы образцов каждого из двух или более сопоставляемых материалов (видов обработки) не превышает удвоенную погрешность взвешивания, например 0,2 мг при погрешности взвешивания ±0,1 мг, то продолжительность испытания увеличивают последовательно до 24, 48 и 72 ч, подбирая экспозицию, которая обеспечивает суммарную потерю массы соответствующих образцов больше указанной. При этом для одного из сопоставляемых видов образцов допускается потеря массы не выше указанной. Если суммарная потеря массы для каждого из двух или более видов сопоставляемых образцов не превышает указанную и при продолжительности испытания 72 ч, то их питтингостойкость в испытательном растворе оценивают как одинаковую. 1.6. Обработка результатов 1.6.1. Среднюю условную скорость питтинговой коррозии (), г·мч, вычисляют по формуле , (1)
1.6.2. В качестве дополнительных показателей питтинговой коррозии при необходимости используют максимальную глубину питтинга, а также среднее число питтингов на единицу площади поверхности параллельных образцов, определяемое при увеличении 7-12. 1.6.3. Если для случаев, указанных в п.1.5.4, не превышает удвоенную погрешность взвешивания, принимают с соответствующим примечанием в протоколе испытаний. 1.6.4. При допущении нормального распределения скорости коррозии индивидуальных образцов в каждой серии параллельных образцов рекомендуется рассчитывать доверительные оценки истинных скоростей коррозии при одинаковой доверительной вероятности по приложению 1. 1.6.5. Сведения об оценке питтингостойкости при испытаниях образцов химическим и электрохимическим методами приведены в приложении 2. 1.7. Протокол испытаний 2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД2.1. Обозначения Черт.1. Изменение потенциала образца при образовании устойчивых питтингов на первоначально пассивном материале в зависимости от температурыИзменение потенциала образца при образовании устойчивых питтингов
Черт.2. Анодная поляризационная потенциодинамическая кривая прямого и обратного ходаАнодная поляризационная потенциодинамическая кривая прямого и обратного хода
ррозии. 2.2. Сущность метода 2.3. Общие положения 2.3.1. Электрохимические показатели питтингостойкости по п.2.1 определяют при решении задач, указанных в п.1.2.1, а также при выборе условий электрохимической защиты материалов от питтинговой коррозии. 2.3.2. Метод допускается использовать для проведения испытаний и получения сравнительных оценок питтингостойкости в других модельных и реальных средах. При этом необходимо предварительное экспериментальное определение соответствующих величин , , , , а также продолжительность выдержки образцов в среде без поляризации при определении и анодной поляризации током плотностью при определении 2.3.3. Электрохимический метод не применяют для получения оценок питтингостойкости в средах с электропроводностью ниже 4·10 Ом·см, а также в средах, в которых образцы: 1) находятся при в активном состоянии; 2) имеют на анодных поляризационных потенциодинамических кривых в пассивной области пики (максимумы) тока, связанные с избирательной коррозией компонентов материала, действием ингибиторов питтинговой коррозии, например, нитрат-ионов, анодным окислением компонентов среды (сульфат-ион не вызывает изменения вида анодной поляризационной кривой в пассивной области); 3) характеризуются потенциалами или , превышающими потенциал какого-либо анодного процесса (например, перехода в транспассивное состояние), который не является питтинговой коррозией с учетом п.2.7.5 или растворением в пассивном состоянии. 2.3.4. Питтингостойкость тем выше, чем выше значение , , . 2.3.5. Дополнительные показатели и используют в следующих случаях: 1) не удается определить потенциал из-за колебаний его во времени; 2) необходимо дифференцировать по питтингостойкости образцы с практически совпадающими значениями ; 3) требуется возможно более полная характеристика питтингостойкости. 2.3.6. Показатель или используют независимо от других для оценок влияния на питтингостойкость различных способов обработки поверхности образцов. 2.3.7. При равенстве потенциалов свободной коррозии для оценок питтингостойкости допускается использовать непосредственно граничные потенциалы питтинговой коррозии , , (в порядке убывания значимости). 2.3.8. Оценка питтингостойкости непосредственно по потенциалам и допускается, если воспроизводимость потенциала недостаточна, но выполняются неравенства и . 2.3.9. Сведения об оценке питтингостойкости при испытаниях образцов химическим и электрохимическим методами приведены в приложении 2. 2.3.10. Соотношение в зависимости от характера анодной поляризационной кривой свидетельствует о том, что в испытательном растворе без поляризации образец подвергают питтинговой коррозии или находится в состоянии неустойчивой пассивности. 2.4. Отбор и подготовка образцов 2.4.1. Конструкция образца тесно связана с конструкцией подвески-токоподвода (далее - подвески) и должна обеспечивать отсутствие преимущественного возникновения питтингов на ватерлинии или торцах, если соответствующие участки поверхности не защищены изолирующим покрытием, или на границе металла с изоляцией. 2.4.2. При использовании подвески рекомендуется применять образцы по п.1.3.1 с диаметром отверстия для подвески 2-3 мм. 2.4.3. Подготовка поверхности образцов - по пп.1.3.2 и 1.3.3. 2.4.4. Другие способы подготовки поверхности образцов применяют в следующих случаях: 1) при испытаниях определяют только величину или (пп.2.3.5-2.3.7) для оценки их влияния на питтингостойкость; 2) указанные способы не обеспечивают лучшую воспроизводимость значений потенциала . 2.4.5. Для определения каждого электрохимического показателя питтингостойкости используют параллельно не менее пяти образцов. 2.5. Аппаратура 2.5.1. Открытая стеклянная трехэлектродная термостатированная ячейка с разделенными пространствами и объемом рабочей части раствора 100-300 см (для испытаний образцов в растворах 1 по 2.6.4 и 2 по п.2.6.5). 2.5.2. Вспомогательный электрод с площадью рабочей поверхности не менее 2 см из платиновой проволоки (в виде спирали) или жести (в виде прямоугольной пластины или цилиндра). 2.5.3. Электрод сравнения - насыщенный каломельный или насыщенный хлорсеребряный. 2.5.4. Капилляр Габер-Луггина, изготовленный из стеклянной трубки с внутренним диаметром не более 1,0 мм и внешним диаметром не более 3 мм. 2.5.5. Подвеска для образца, конструкция которой должна обеспечивать надежный электрический контакт образца с внешними электрическими цепями, отсутствие влияния материала подвески на электрохимическое поведение образца и отсутствие загрязнения раствора продуктами растворения подвески. Рекомендуемые конструкции подвески для образцов по п.2.4.2 приведены в приложении 3. 2.5.6. Электронный потенциостат с встроенным или внешним задатчиком линейной развертки потенциала, встроенным или внешним вольтметром, обеспечивающий регулируемую гальвано-статическую поляризацию образца. 1) значению, установленному для испытательного раствора 1 (п.2.5.4), если электропроводность среды () в два раза меньше электропроводности раствора 1; 2) значению, установленному для испытательного раствора 2 (п.2.6.5), если электропроводность среды не выше или не более чем в два раза меньше электропроводности раствора 2. Для образцов по п.2.4.2 в растворе 1 составляет 20-90 мА, в растворе 2 - 2,0-9,0 мА. 2.5.7. Задатчик потенциала должен обеспечивать автоматическое изменение потенциала (п.2.5.6) с постоянной скоростью в прямом (анодном) и обратном (катодном) направлениях, а также возможность переключения направления развертки в любой момент испытания. Скорость развертки выбирают в таком интервале значений (ориентировочно внутри диапазона 0,5-1,5 В/ч), в котором она не влияет или в наименьшей степени влияет на потенциал питтингообразования . 2.5.8. Вольтметр для измерения потенциалов должен иметь входное сопротивление не менее 10 Ом, пределы измерения не уже чем на ±1,0 В, точность отсчета не менее 1 мВ. 2.5.9. При определении только показателя или (пп.2.3.5 и 2.3.7) для поляризации образца допускается использовать любой источник постоянного тока, который обеспечивает регулирование силы тока с точностью не менее ±2% и минимальный ток не менее . Для образцов по п.2.4.2 в растворах 1 и 2 находится в пределах от 0,18 до 1,8 мА. 2.5.10. Токоизмерительные приборы для измерения силы тока в цепи поляризации должны иметь класс не хуже 1,5, быть совместимыми с источником поляризующего тока, обеспечивать непрерывную поляризацию при изменении диапазонов измерения и обеспечивать при использовании образцов по п.2.4.2 возможность измерения силы тока в пределах: 2.6. Реактивы и растворы 2.6.1. Натрия хлорид по ГОСТ 4233, ч. 2.6.2. Натрия сульфат безводный, ч. 2.6.3. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709. 2.6.4. Испытательный раствор 1 (упрощенная модель морской воды), содержащий раствор хлорида натрия концентрацией 0,5 моль/дм: 29,23 г хлорида натрия растворяют в необходимом минимальном количестве дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью 1000 см и доводят дистиллированной водой до метки. 2.6.5. Испытательный раствор 2 (модель загрязненной хлоридами оборотной воды), содержащей 0,30 г/дм безводного сульфата натрия и 0,40 г/дм хлорида натрия: 0,30 г безводного сульфата натрия и 0,40 г хлорида натрия растворяют в необходимом минимальном количестве дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью 1000 см и доводят водой до метки. Удельная электропроводность раствора при 20 °С равна приблизительно 8·10 Ом·см. 2.6.6. Удельные электропроводности не контролируют и используют только при выборе величины для других сред (п.2.7.5). 2.7. Проведение испытаний 2.7.1. Перед испытаниями растворы 1 и 2 должны продуваться воздухом не менее 1 ч или находиться в контакте с воздухом при температуре 20 °С не менее 5 ч, а при заданной температуре в ячейке - не менее 0,5 ч. 2.7.2. Испытания в растворах 1 и 2 проводят без перемешивания, в условиях естественной аэрации при температурах соответственно 25 и 50 °С. Точность термостатирования во всех случаях не менее ±2 °С. 2.7.3. Электрод сравнения помещают в специальное отделение ячейки, которое соединяется с капилляром Габера-Луггина через электролитический ключ и может не термостатироваться. Допускается располагать электрод сравнения вне ячейки в нетермостатированном сосуде, соединяемом с капилляром Габера-Луггина через электролитический ключ (мост), заполненный рабочим раствором. Диффузионный (или термодиффузионный) потенциал ввиду сравнительного характера измерений не учитывают. 2.7.4. Капилляр Габера-Луггина должен быть расположен против центра образца на расстоянии от его поверхности не более 2 мм в растворе 1 и не более 1 мм в растворе 2. 2.7.5. Если потенциалы или двух или более видов сопоставляемых образцов превышают потенциал перехода в транспассивное состояние в обоих испытательных растворах, испытание проводят в растворе 1 при температуре 50 °С. Если и в этом случае не удается определить показатели , (или , ), то питтингостойкость сопоставляемых образцов признается одинаковой. 2.7.6. После погружения образца в раствор регистрируют потенциал не менее 1 ч, принимая за потенциал в конце выдержки при условии, что изменение потенциала за последние 0,5 ч не более 30 мВ. 2.7.7. После определения потенциала включают анодную поляризацию плотностью тока =0,3 А/м и измеряют потенциал в течение 0,5 ч. Об образовании устойчивых питтингов свидетельствует начальное повышение и последующее понижение потенциала (см. черт.1), причем после опыта питтинги на основной рабочей поверхности образца должны быть четко видны при увеличении 7-12. За величину принимают средний потенциал в интервале 25-30 мин при условии, что амплитуда колебаний потенциала не превышает ±30 мВ. 2.7.8. После определения потенциала задают при помощи потенциостата стабилизировавшийся потенциал и включают развертку потенциала со скоростью , выбранной в интервале 0,5-1,5 В/ч в анодном направлении. Затем при плотности тока изменяют направление развертки на обратное, продолжая поляризацию, пока плотность тока не уменьшится до 0,02-0,03 А/м. Плотность тока для каждого вида образцов должна обеспечивать получение величины в растворах 1 и 2 в пределах соответственно 7-15 и 0,7-1,5 А/м. динатах . 2.8. Обработка результатов 2.8.1. Результаты измерений потенциалов , , и усредняют по данным, полученным для параллельных образцов (п.2.4.5). Базис питтингостойкости и при необходимости дополнительные базисы питтингостойкости и в вольтах вычисляют соответственно по формулам: , (2)
2.8.2. При нормальном распределении опытных величин в каждой серии параллельных образцов допускается расчет их доверительных оценок при одинаковой доверительной вероятности (см. приложение 1). 2.8.3. При испытании не менее 15 параллельных образцов и нормальном распределении опытных величин каждого из измеряемых парных параметров (например, и ), допускается определять вероятностные показатели питтингостойкости по приложению 4. 2.9. Протокол испытаний - по п.1.7. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ОЦЕНКИ ДОВЕРИТЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙПРИЛОЖЕНИЕ 1
, (5)
, (6)
, (7)
Например, пусть при измерениях потенциала проведено пять опытов (=4) и найдено, что =0,350 В, *=0,03 В, а доверительная вероятность выбрана равной =0,9. Табличное значение (0,9; 4) =2,132 и из формулы (7) получаем
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ОЦЕНКА ПИТТИНГОСТОЙКОСТИ ПРИ ИСПЫТАНИИ ОБРАЗЦОВ ХИМИЧЕСКИМ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДАМИПРИЛОЖЕНИЕ 2 1. При испытании образцов в водных хлорсодержащих средах химическим и электрохимическим методами наиболее достоверными признают согласующиеся оценки питтингостойкости, полученные данными методами. 2. Если один из методов приводит к получению одинаковых, а другой - различных оценок питтингостойкости сопоставляемых образцов, принимают соответствующие различные оценки питтингостойкости. 3. Если химический и электрохимический методы испытания дают противоречивые оценки питтингостойкости, ее оценивают на основе данных того метода, испытательный раствор которого ближе по составу к реальной коррозионной среде. ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное). РЕКОМЕНДУЕМЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОДВЕСОКПРИЛОЖЕНИЕ 3 Черт.3
1 - платиновая проволока диаметром 0,5-1,0 мм; 2 - платиновая пластинка толщиной 0,5 мм; ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (справочное). ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА ПИТТИНГОСТОЙКОСТИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА
1. При условиях, указанных в п.2.7.6 настоящего стандарта, могут быть найдены вероятностные показатели питтингостойкости, характеризующие ее точнее, чем показатели пп.2.8.1 и 2.8.2 настоящего стандарта. 2. Для проверки соответствия распределения и нормальному (Гауссову) распределению наносят на нормальную вероятностную бумагу зависимости потенциала функций и , которые представляют собой накопление вероятности для потенциалов и соответственно , (8)
Черт.4. Графический способ проверки соответствия нормальному распределению потенциаловГрафический способ проверки соответствия нормальному распределению потенциалов и (схематически)
3. При соответствии распределения величин и нормальному функции и на нормальной вероятностной бумаге аппроксимируются прямыми линиями (см. черт.4). 4. Вместо графического (п.3) способа проверки соответствия нормальному распределению величин и допускается использовать излагаемый в руководствах по математической обработке экспериментальных данных аналитический метод, при котором вычисляют показатель асимметрии и эксцесс сравнения их с соответствующими средними квадратическими отклонениями. При сомнительности оценок дополнительно рассчитывают критерий соответствия . 5. При установлении соответствия распределений и нормальному вычисляют: , (10)
, (12)
. (14)
6. Величина тем выше, чем больше питтингостойкость, и характеризует последнюю точнее, чем соответствующий базис питтингостойкости . (15) 7. Для получения еще более конкретной оценки относительной питтингостойкости используют величину , (16)
, (17)
Черт.5. Зависимость величины Р от параметра у(0)Зависимость величины от параметра Черт.5 8. Показателем питтингостойкости является величина . При использовании в качестве величины потенциала значение рассматривают как условную вероятность питтинга, а величину - как вероятностный показатель питтингостойкости. Если принималось или , то величины или рассматривают как дополнительные условные вероятности питтинга, а величины и - как дополнительные вероятностные показатели питтингостойкости. |