TCSCP0008-2023《軌道交通動態(tài)雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道腐蝕干擾評價方法》

T/CSCP0007—2023

軌道交通動態(tài)雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道腐蝕干擾評價方法

1目的與范圍

目的：本標準規(guī)定了軌道交通致雜散電流對埋地管道腐蝕的實驗室評價方法、試樣制備、

溶液配置、試驗裝置、試驗流程、結果評定和試驗報告。

范圍：適用于評價埋地管道在動態(tài)雜散電流干擾下的腐蝕行為、耐蝕性、腐蝕影響因素、

腐蝕程度及發(fā)展趨勢。

2引用文件

下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。所引標準如被修訂，

使用本標準的各方應參照所引標準的最新版本。

GB/T21447-2018鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范；

GB/T19285-2014埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護工程檢驗；

GB/T40377-2021金屬和合金的腐蝕交流腐蝕的測定防護準則。

3術語和定義

3.1軌道交通railtransit

在特定軌道上行駛的一類交通工具或運輸系統(tǒng)，包括地鐵、城鐵、高速鐵路等。

3.2動態(tài)雜散電流dynamicstraycurrent

在管道與土壤之間流入或流出的雜散電流，包括直流雜散電流和交流雜散電流，一般指交流雜

散電流。

3.3埋地鋼制管道buriedsteelpipeline

埋入土壤中的鋼質(zhì)油氣管道或其他鋼質(zhì)管道。

3.4腐蝕干擾corrosioninterference

鋼質(zhì)管道在雜散電流干擾下的腐蝕減薄、穿孔或其它腐蝕損傷。

3.5交流電密度alternatingcurrentdensity

交流電在防腐層破損點處單位面積的電流流量。

4試樣制備

4.1用于評價交流雜散電流干擾腐蝕的試樣暴露面積應在1cm2以上，為避免“趨膚”效應引

起的腐蝕不均勻現(xiàn)象，暴露面積一般不超過4cm×4cm，推薦試樣尺寸(15mm~25mm)×

(15mm~25mm)×(2~5mm)。

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4.2采用電火花線切割加工試樣，打磨至表面粗糙度≤3.2μm，或采用600#以上水砂紙打磨。

4.3為采用失重法評價腐蝕速率，試驗前需要測試試樣尺寸并稱重，采用游標卡尺測量并記錄

試樣尺寸（精確到0.02mm）。試樣清洗后，經(jīng)無水乙醇或丙酮除油，吹風機吹干后備用。

4.4試樣采用銅導線焊接至試樣背面，其余面和連接部位用硅膠或環(huán)氧樹脂等密封，如圖1（a）

所示，或者在試樣背面加工直徑2-3mm的螺孔，通過帶螺紋的導線擰入試樣背面，如圖1（b），

除試樣暴露面之外，其余表面和螺紋導線均須密封。

圖1試樣實物圖

4.5在進行試樣尺寸及重量測量時，必須帶干凈的橡膠手套，并使用干凈無油污的測量工具。

4.6試驗前，用天平（天平精度不應低于0.0001克）測量試樣原始重量并記錄。

4.7所有試驗都必須采用相同制備方法和具有相同形狀、尺寸和表面粗糙度的試樣來進行，試

驗平行試樣應不少于3個。

4.8為了限定試樣的暴露面積，使非工作表面與溶液隔絕，須對試樣的非工作面進行封樣處理，

封樣方法須保證試驗過程中密封良好。

5溶液介質(zhì)

5.1配制模擬溶液的化學藥品等級為分析純或化學純，溶劑為去離子水。

5.2將現(xiàn)場實土經(jīng)自然干燥、粉碎、過篩（20目），然后烘干（105°C、24h）后與去離子水

按1:1混合攪拌均勻，靜置24h后提取浸出液，采用離子色譜儀測試離子種類和濃度，并采用

pH計測試浸出液pH值。根據(jù)現(xiàn)場實土的化學分析結果，配置相對應的土壤模擬溶液。模擬

溶液配制應遵循以下原則：

5.2.1遵循電荷守恒、陰陽離子的物質(zhì)的量守恒。在陰陽離子物質(zhì)的量相當時，以物質(zhì)的

量較多的離子計算（既可保證模擬溶液與環(huán)境腐蝕性相近，又可加速試驗，且方便計算）。

5.2.2選用常見化學試劑。

5.2.3為確保含量較少離子濃度的模擬精度，按離子物質(zhì)的量由少到多依次配制。

5.2.4如需調(diào)節(jié)溶液pH，采用質(zhì)量分數(shù)5%的氫氧化鈉、鹽酸或醋酸等調(diào)節(jié)，pH調(diào)節(jié)過

程盡量不引入體系之外的離子。

5.3如無特殊要求，試驗溫度可選擇為25℃±1℃。

6試驗裝置

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6.1電化學測試裝置

6.1.1交流干擾下的電化學測試裝置如圖2所示，包括交流干擾和電化學測試兩個回路。采

用電化學工作站進行電化學測試，WE表示工作電極；RE表示參比電極；CE表示輔助電極。

交流干擾部分由信號發(fā)生器提供交流信號，施加在工作電極跟對電極2（石墨棒、鉑片等）之

間，使試樣表面產(chǎn)生交流雜散電流干擾。

6.1.2電流測量儀器：采用萬用表或其它交流電流計測試或顯示交流回路中施加的交流電

流。電流表的測試精度應不大于0.1mA。

6.1.3電容：為阻止兩個回路的相互干擾及過濾交流回路中可能存在的直流分量，交流回

路須串聯(lián)一個電容（470μF左右），避免電化學測試系統(tǒng)對交流回路產(chǎn)生干擾；

6.1.4電感：電化學測試回路須串聯(lián)一個足夠大的電感（25H左右）防止交流電對電化學

測試系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

6.1.5定值電阻：交流回路中可串聯(lián)一個電阻（10~100Ω），防止試樣表面阻抗變化引起

交流電流密度的較大波動。

圖2交流干擾下電化學裝置示意圖

6.2浸泡腐蝕試驗

6.2.1交流干擾下的浸泡腐蝕試驗如圖3所示，試驗裝置包括浸泡容器、交流信號發(fā)生器、

石墨棒等惰性輔助電極以及電流測量儀器。

6.2.2采用玻璃燒杯或有機玻璃容器等作為試驗容器，試樣通過銅導線或帶螺紋鋼棒連接，

并固定于試驗容器中，使暴露面完全浸沒于溶液介質(zhì)中。除工作區(qū)域外，其余部分均須絕緣密

封。

6.2.3采用多個平行樣時，可將多個平行樣進行串聯(lián)，分別浸泡于不同試驗容器中，保證

每個容器中試樣工作面與石墨輔助電極平行相對，且間距盡量保持一致。

6.2.4如對溫度有特殊要求，可將試驗容器置于恒溫槽（如水浴鍋），在設定的恒定溫度

下進行試驗。

6.2.5電路連接完畢，調(diào)整輸出電壓/電流和頻率，電流大小和頻率參數(shù)設置參考現(xiàn)場監(jiān)測

值，測試特定交流雜散電流干擾下的腐蝕行為。試驗結束后觀察腐蝕形貌、并按照本標準第9

條的公式計算平均腐蝕速率，以定量評價交流干擾下的腐蝕情況。

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圖3交流干擾下的浸泡腐蝕裝置示意圖

7試驗流程

7.1土壤理化性質(zhì)分析

7.1.1在軌道交通附近待評估管道或構件周圍2米以內(nèi)，與管道相同埋深的位置取實土

1~2kg，采用自封袋裝袋密封，帶回實驗室進行相關理化分析。

7.1.2取0.5~1kg左右的實土，稱重后采用烘干機烘干24h，然后稱量所剩干土的重量，

計算實土含水量。

7.1.3另取一部分實土，對土壤中的離子種類和濃度分析，具體方法詳見5.2。

7.2現(xiàn)場動態(tài)雜散電壓、電流信號采集

7.2.1在軌道交通附近待評估管道或構件周圍進行動態(tài)雜散電流的監(jiān)測和檢測，測試動態(tài)

干擾電壓和動態(tài)雜散電流的頻率、電流大小及特征，為隨后的電化學測試及腐蝕評估提供參數(shù)

依據(jù)，詳細測試方法參見GB/T19285-2014。

7.2.2直流干擾管地電位測試。在管道正上方地面布置CSE參比電極，使用數(shù)字萬用表、

便攜式自動平衡記錄儀記錄管地電位相對自然腐蝕電位的偏移值。

7.2.3交流干擾電壓測量。在管道正上方地面布置CSE參比電極或者直徑不小于15mm的

鋼棒，使用交流電壓表測量管道與CSE參比電極或者鋼棒之間的電壓。

7.2.4交流干擾電流密度測試。在管道附近土壤內(nèi)插入裸露面積為1cm2便攜式棒狀探頭，

使用交流電流表測試電流數(shù)值，把電流數(shù)據(jù)除以1cm2得到交流電流密度

7.3電化學阻抗測試

7.3.1試樣浸入溶液后，按照圖2連接好電路。首先在-1.2V極化約60s以去除制樣過程

中表面生成的氧化膜；然后在開路下浸泡約15min，使電極表面達到穩(wěn)定狀態(tài)（一般開路電位

上下波動幅度在10min內(nèi)不超過10mV即可認為其處于穩(wěn)態(tài)）；

7.3.2待體系穩(wěn)定后，即可進行電化學阻抗測試。測試頻率范圍一般為100kHz到0.01Hz，

采用幅值為10mV的正弦波。

7.3.3記錄不同頻率下的擾動電壓-電流響應，得到電化學阻抗譜的Nyquist圖和Bode圖。

7.4動電位極化測試

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7.4.1動電位極化曲線測試的試驗裝置如圖2所示。

7.4.2從某一初始電位開始動電位掃描至終止電位，并記錄電流隨時間的變化。測試掃描

速度為0.5mV/s，掃描范圍宜相對開路電位-0.5~1.0V。

7.4.3繪制電位-電流密度曲線，采用塔菲爾外推法得到腐蝕電流密度。

7.5浸泡腐蝕實驗

7.5.1按照4.2和4.4制備試樣，每組試樣至少三塊平行試樣。

7.5.2用分析純試劑和去離子水配置模擬溶液，并調(diào)整pH。

7.5.3溶液注入試驗容器中，應保證溶液體積與試樣表面積的比值在200ml/cm2以上。如對

溫度有需求，需將試驗容器置于恒溫槽中，加熱到規(guī)定溫度。

7.5.4試驗溶液達到規(guī)定溫度后，將試樣固定于試驗容器中，按圖3接好線路，在給定的交

流干擾條件下進行連續(xù)浸泡腐蝕試驗，試驗時間應不少于48h。

7.5.5如采用圖1(b)所示的試樣進行交流電流下的腐蝕評定時，首先按照本標準的第4條進

行制樣，然后稱量待測方塊試樣的原始重量M0（精確到0.0001g），采用游標卡尺測量其暴露

面尺寸（精確到0.02μm）。

7.5.6將帶螺紋的鋼棒擰入試樣背面，采用704硅膠將試樣背面和側面以及鋼棒浸入溶液部

分密封，只保留待測暴露面，待硅膠干燥后進行浸泡腐蝕試驗。試驗結束后首先采用金相電鏡

或掃描電鏡觀察腐蝕產(chǎn)物形貌，然后將試樣表面的密封硅膠等密封材料剝離干凈，擰下鋼棒，

采用除銹液（50%鹽酸+3-10g六次甲基四胺）除掉表面腐蝕產(chǎn)物后，采用分析天平稱量除銹后

的試樣重量M，并通過9.2中的公式計算腐蝕速率。

8試驗結果

8.1電化學阻抗譜應選擇合適的等效電路進行擬合，得到電荷轉(zhuǎn)移電阻或極化電阻等參數(shù)，以

此表征材料在交流干擾下的電化學阻抗或耐蝕性大小。

8.2根據(jù)極化曲線的形狀特征，分析腐蝕機理和腐蝕類型，通過擬合得到的自腐蝕電流密度評

價材料的耐蝕性大小，初步評估腐蝕速率。

8.3浸泡試驗結束后，分別采用光學顯微鏡和掃描電鏡對金屬表面的腐蝕形貌進行觀察。宜對

腐蝕產(chǎn)物宏觀形貌進行拍照，以便與清除腐蝕產(chǎn)物后的基體表面作對比。

8.4如需要對腐蝕產(chǎn)物進行成分分析，可采用能譜（EDS）、X射線衍射（XRD）、X射線光

電子能譜（XPS）、拉曼光譜（Ramanspectra）等方法。

8.5試驗結束后，一般需采用除銹液除掉表面腐蝕產(chǎn)物，然后依次采用去離子水清洗、酒精或

丙酮除油、脫水、冷風吹干，采用分析天平進行稱重，并通過光學顯微鏡或掃描電鏡進行腐蝕

形貌觀察分析。

8.6若腐蝕形貌表現(xiàn)為點蝕或蝕坑，需要對點蝕坑的大小、深度等信息進行統(tǒng)計分析，可采用

體式顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、輪廓儀等對局部腐蝕特征進行檢測分析。如試驗設備受限，

也可按GB/T18590測量點蝕深度。

9腐蝕評定

鋼制管道在交流雜散電流干擾下的腐蝕形態(tài)往往存在均勻腐蝕與點蝕兩種形式，試驗結果

應該采用以上兩種方法同時評定，具體方法滿足本標準體系第8、10部分的要求，也必須滿足

相關國家標準的規(guī)定。

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T/CSCP0007—2023

9.1試驗結束后，首先根據(jù)宏觀腐蝕形貌，初步判斷腐蝕類型。若為均勻腐蝕，則通過失重法

計算平均腐蝕速率；若存在局部腐蝕形態(tài)（如點蝕等），則通過蝕坑大小、深度等來評價局部

腐蝕損傷程度。

9.2試驗材料在交流干擾下的腐蝕程度、腐蝕快慢等可用平均腐蝕速率來評定，單位取mm/a。

平均腐蝕速率計算公式如下：

式中：K——腐蝕速度，g/m2.h；

S——試樣工作面積，m2；

t——試驗時間，h；

M0——試驗前試片的重量，g；

M——清除腐蝕產(chǎn)物后試片的重量，g；

R——年腐蝕深度，mm/a；

ρ——試驗金屬的密度，g/cm3；

如有特殊需要，試驗結果也可按照其它腐蝕速率單位表示，但需要在報告中說明。

9.3平均腐蝕速率取至少3個平行試樣的平均值，當某個平行式樣的腐蝕速率與平均值相對偏

差超過30%時，應舍棄該數(shù)值。計算結果按GB/T8170進行數(shù)值修約，修約到小數(shù)點后二位。

9.4應采用平均腐蝕速率和點蝕深度作為交流雜散電流干擾下的腐蝕評價方法。

9.5以較大的5-10個點蝕坑的平均深度作為平均點蝕深度，試樣表面存在的最大點蝕深度作

為該試驗條件下的最大點蝕深度，以這兩個指標作為評定點蝕程度的評價指標。對點蝕程度的

評價可參考T/CSCP0021—2017《低合金結構鋼點蝕試驗方法》，也可按照國標GB/T18590

給出的標準圖（以密度、大小和平均深度為參考指標）對點蝕程度進行評級（見附錄）。

10試驗報告

10.1每個試驗都應寫入報告。

10.2試驗報告中應根據(jù)標準簡要說明試驗結果。

10.3試驗報告應包含的信息，如下所示：

（1）材料的成分和產(chǎn)品的形式，供方與產(chǎn)品說明，材料的熱處理狀態(tài)等；

（2）試驗環(huán)境與試驗時間；

（3）計算待測材料的腐蝕速率[mm/a]；

（4）試驗前后的試樣宏觀形貌以及試驗后試樣除銹后的腐蝕形貌；

（5）腐蝕產(chǎn)物及分布情況說明；

（6）點蝕坑特征，應包括：形狀、大小、深度（平均深度和最大深度）、分布情況和點

蝕坑與微觀結構（面、邊、縫隙等）的相對位置；

（7）點蝕程度評價。

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T/CSCP0007—2023

附錄

按照GB/T18590中標準評級圖，根據(jù)大小、密度和深度對蝕坑進行評級。A和B列與金屬表面的點

蝕范圍有關，A列為單位面積點蝕坑數(shù)量的評價方法，B列為點蝕坑平均尺寸的評價方法，C列為平均深

度的評級方法。評級為A-3，B-2，C-3可以認為是代表蝕坑的密度為5×104個/m2的一種典型評級，平均

蝕坑開口為2.0mm2，平均蝕坑深度為1.6mm。

蝕坑的標準評級圖

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T/CSCP

中國腐蝕與防護學會標準

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軌道交通動態(tài)雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道腐蝕干擾評

價方法

Theevaluationmethodforcorrosioninterferenceofrailtransit

dynamicstraycurrentonburiedpipelinesteels

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實施

中國腐蝕與防護學會發(fā)布

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軌道交通動態(tài)雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道腐蝕干擾評價方法

1目的與范圍

目的：本標準規(guī)定了軌道交通致雜散電流對埋地管道腐蝕的實驗室評價方法、試樣制備、

溶液配置、試驗裝置、試驗流程、結果評定和試驗報告。

范圍：適用于評價埋地管道在動態(tài)雜散電流干擾下的腐蝕行為、耐蝕性、腐蝕影響因素、

腐蝕程度及發(fā)展趨勢。

2引用文件

下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。所引標準如被修訂，

使用本標準的各方應參照所引標準的最新版本。

GB/T21447-2018鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范；

GB/T19285-2014埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護工程檢驗；

GB/T40377-2021金屬和合金的腐蝕交流腐蝕的測定防護準則。

3術語和定義

3.1軌道交通railtransit

在特定軌道上行駛的一類交通工具或運輸系統(tǒng)，包括地鐵、城鐵、高速鐵路等。

3.2動態(tài)雜散電流dynamicstraycurrent

在管道與土壤之間流入或流出的雜散電流，包括直流雜散電流和交流雜散電流，一般指交流雜

散電流。

3.3埋地鋼制管道buriedsteelpipeline

埋入土壤中的鋼質(zhì)油氣管道或其他鋼質(zhì)管道。

3.4腐蝕干擾corrosioninterference

鋼質(zhì)管道在雜散電流干擾下的腐蝕減薄、穿孔或其它腐蝕損傷。

3.5交流電密度alternatingcurrentdensity

交流電在防腐層破損點處單位面積的電流流量。

4試樣制備

4.1用于評價交流雜散電流干擾腐蝕的試樣暴露面積應在1cm2以上，為避免“趨膚”效應引

起的腐蝕不均勻現(xiàn)象，暴露面積一般不超過4cm×4cm，推薦試樣尺寸(15mm~25mm)×

(15mm~25mm)×(2~5mm)。

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4.2采用電火花線切割加工試樣，打磨至表面粗糙度≤3.2μm，或采用600#以上水砂紙打磨。

4.3為采用失重法評價腐蝕速率，試驗前需要測試試樣尺寸并稱重，采用游標卡尺測量并記錄

試樣尺寸（精確到0.02mm）。試樣清洗