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陰極剝離測試

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發(fā)布時間：2025-03-07 14:29:46 更新時間：2025-03-06 14:31:16

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

陰極剝離測試（Cathodic Disbondment Test）是評估防腐涂層（如管道環(huán)氧涂層、船舶涂料）在陰極保護下抗剝離能力的關(guān)鍵方法，廣泛應(yīng)用于油氣管道、海洋工程及儲罐防腐領(lǐng)域。本文系統(tǒng)解析測試原理、操作流程及結(jié)果判定，結(jié)合NACE、ASTM、ISO標(biāo)準(zhǔn)提供全流程技術(shù)指南。

一、測試原理與核心參數(shù)

參數(shù)	定義	典型范圍	技術(shù)意義
測試電壓	施加的陰極極化電位	-1.5V vs CSE（Cu/CuSO?）	模擬實際陰極保護條件
測試溫度	溶液環(huán)境溫度	20-80℃（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求）	加速涂層劣化過程
測試時間	持續(xù)極化時間	28天（常規(guī)）~90天（嚴苛）	評估涂層長期抗剝離性能
剝離距離	涂層從缺陷處剝離的徑向長度	≤15mm（合格）	判定涂層附著力等級

二、測試標(biāo)準(zhǔn)與適用場景

標(biāo)準(zhǔn)號	測試方法	適用涂層類型	判定指標(biāo)
ASTM G8	常溫浸泡法（3.5% NaCl溶液）	管道環(huán)氧粉末涂層（FBE）	28天剝離距離≤10mm
ASTM G42	高溫高壓法（最高80℃）	耐高溫聚烯烴涂層（PP/PE）	剝離面積≤5%
ISO 15711	循環(huán)極化法（干濕交替）	船舶防腐涂料	無肉眼可見剝離
NACE TM0174	陰極剝離結(jié)合濕熱循環(huán)	深海管道涂層	剝離距離≤8mm（90天）

三、測試操作流程

1. 試樣制備

基材處理：
- 碳鋼試樣（100×150×3mm）噴砂至Sa2.5級（Ra≈50-75μm）；
- 涂層厚度按標(biāo)準(zhǔn)控制（如FBE涂層250-400μm）。
人工缺陷：
- 鉆直徑3.2mm通孔（ASTM G8）或劃十字切口（ISO 15711）。

2. 測試裝置搭建

電解池：
- 惰性材料（如PVC）容器，盛裝3.5% NaCl溶液；
- 參比電極（Cu/CuSO?或Ag/AgCl）置于試樣附近。
電化學(xué)系統(tǒng)：
- 恒電位儀施加-1.5V（vs CSE）；
- 數(shù)據(jù)記錄儀監(jiān)測電流密度（通常≤10μA/cm²）。

3. 測試執(zhí)行與監(jiān)控

常溫測試（ASTM G8）：
- 每天檢查電壓穩(wěn)定性，每7天更換電解液；
高溫高壓測試（ASTM G42）：
- 壓力0.2-1MPa，溫度65-80℃，持續(xù)28-90天。

4. 結(jié)果評估

剝離距離測量：
- 使用剝離刀沿缺陷邊緣剝離涂層，測量最大徑向距離（圖1）；
附著力分級：
- 0級：無剝離；1級：剝離≤5mm；2級：5-15mm；3級：＞15mm。

四、關(guān)鍵影響因素與改進措施

1. 剝離距離超標(biāo)

成因：
- 涂層固化不足（固化度≥95%需DSC驗證）；
- 基材表面處理不達標(biāo)（錨紋深度不匹配）。
對策：
- 優(yōu)化固化工藝（如FBE涂層230℃×5min）；
- 噴砂后4小時內(nèi)完成涂覆（防止二次氧化）。

2. 測試電流異常升高

診斷：
- 涂層存在針孔或微裂紋（電導(dǎo)率測試儀定位缺陷）；
- 溶液污染（Cl?濃度超標(biāo)或微生物滋生）。
處理：
- 涂層修補后重新測試；
- 添加殺菌劑（如甲醛0.1%）并過濾溶液。

五、行業(yè)應(yīng)用案例

油氣管道：X80鋼+FBE涂層通過ASTM G8測試（28天剝離≤8mm），服役壽命≥30年；
海底電纜：PP涂層在80℃/0.5MPa下剝離距離≤3mm（NACE TM0174）；
儲罐內(nèi)壁：環(huán)氧煤瀝青涂層濕熱循環(huán)（ISO 15711）后無剝離，耐H?S腐蝕。

六、創(chuàng)新技術(shù)趨勢

原位電化學(xué)監(jiān)測：
- 電化學(xué)阻抗譜（EIS）實時評估涂層劣化階段；
數(shù)字圖像分析：
- AI算法自動識別剝離區(qū)域（精度±0.1mm）；
多因素耦合測試：
- 陰極剝離+應(yīng)力加載（模擬管道沉降變形）。

通過規(guī)范化的陰極剝離測試，可有效預(yù)測涂層在陰極保護下的長期耐久性。建議依據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（SY/T 0413-2023）建立質(zhì)控體系，并通過NACE認證實驗室確保數(shù)據(jù)權(quán)威性。