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金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕敏感性電化學快速評價方法

1范圍

本文件規(guī)定了金屬和合金應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的電化學快速評價方法的基本技術(shù)要求、技術(shù)原理和

實施方法。

本文件適用于現(xiàn)場及實驗室應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的快速評價，適用于海水、土壤凝析液及地下水、

大氣薄液膜介質(zhì)、工業(yè)水溶液等近常溫水相介質(zhì)環(huán)境中服役的金屬和合金材料的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性評

價。

本文件適用的金屬材質(zhì)包括碳鋼、低合金鋼、不銹鋼以及有色金屬等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

GB/T10123金屬和合金的腐蝕術(shù)語；

GB/T15970.7金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第7部分：慢應(yīng)變速率試驗；

GB/T24196金屬和合金的腐蝕電化學試驗方法恒電位和動電位極化測量導則。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

應(yīng)力腐蝕開裂stresscorrosioncracking;SCC

金屬在拉應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境聯(lián)合作用下引起的開裂現(xiàn)象。

[來源：GB/T10123-2022，4.31，有修改]

3.2

應(yīng)力腐蝕開裂敏感性stresscorrosioncrackingsusceptibility;SCCsusceptibility（ISCC）

金屬在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生SCC的敏感程度。

3.3

動電位極化曲線potentiodynamicpolarizationcurves

電極電位以預先設(shè)定的速度連續(xù)地變化，所測得的電極電位與電流密度關(guān)系的曲線。

3.4

極化曲線的掃描速率scanrateofpolarizationcurves

動電位極化曲線測試過程中電位的變化速率。

3.5

快掃電流密度currentdensityinfastscanrate（if）

1

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在控電位掃描速率大于50mV/s時特定電位下的極化電流密度。

3.6

慢掃電流密度currentdensityisinslowscanrate（is）

在控電位掃描速率不大于0.5mV/s時特定電位下的極化電流密度。

3.7

慢應(yīng)變速率拉伸試驗slowstrainratetensiletest;SSRT

評價金屬應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的試驗，通常在代表性的環(huán)境中以恒定位移速率拉伸試樣至斷裂，然

后評價其斷裂敏感性指數(shù)。本文件中應(yīng)變速率通常≤10-6s-1。

3.8

陽極溶解機制anodicdissolution;AD

SCC過程由宏微觀拉應(yīng)力促進裂紋尖端電化學陽極反應(yīng)溶解驅(qū)動時的開裂機制。

3.9

氫脆機制hydrogenembrittlement;HE

SCC過程由宏微觀拉應(yīng)力促進陰極析氫反應(yīng)及其氫損傷驅(qū)動裂紋萌生和擴展時的開裂機制。

3.10

混合機制AD+HEmechanism

SCC過程有AD和HE作用協(xié)同控制時的開裂機制。

4原理

4.1不同電極電位條件下的快掃電流密度if和慢掃電流密度is的差異可以用來評價SCC敏感性。快掃

速率＞50mV/s時，試樣表面為新鮮金屬表面，可以等效SCC尖端位錯開動引起的極限擴散狀態(tài)下的非

穩(wěn)態(tài)電化學過程的動力學特性。而慢掃速率≤0.5mV/s時，電極表面能維持充分極化狀態(tài)，可以等效非

SCC裂尖區(qū)域充分極化金屬表面的電化學反應(yīng)動力學特性。在不同外加極化狀態(tài)下，if表征裂紋的絕對

生長速度，（if-is）表征裂紋的相對生長速率；陰極反應(yīng)發(fā)生電位區(qū)間內(nèi)，is可表征陰極充氫和表面氫濃

度狀態(tài)。以上參數(shù)的交互作用關(guān)系決定了SCC的敏感性。

4.2根據(jù)快慢掃曲線的相對差異，可將SCC機制分為如下的區(qū)間（圖A.1）：

4.2.1如果is＞if＞0，SCC不能萌生和擴展，判定SCC機理及測定SCC敏感性沒有意義。

如果if＞is＞0，裂尖新鮮金屬表面的腐蝕速率大于非裂尖區(qū)域，SCC能夠萌生和擴展，其對應(yīng)的電

位區(qū)間范圍內(nèi)SCC機制為AD機制。此時，其SCC敏感性可按下式定量計算和描述：

............................................................（1）

?????

???????0

式中，ISCC為SCC敏感性（％），ka是與電?流=密度?·、?介·質(zhì)以及+材?料有關(guān)的常數(shù)，I0為if＝is時的名義SCC

敏感性。if項表征裂紋生長的速度，if越大，SCC敏感性越大；同時，()項表征裂尖和非裂尖區(qū)域腐

?????

蝕速率的差別，是SCC裂紋相對生長速率系數(shù)，其值越大，SCC敏感性??也越大。

4.2.2如果if＞0且is＜0，表明SCC裂紋尖端受AD作用擴展，同時非裂尖區(qū)域發(fā)生陰極反應(yīng)、仍存在明

顯的共軛AD過程且可發(fā)生陰極析氫反應(yīng)，此時其對應(yīng)的電位區(qū)間內(nèi)SCC受AD和HE的協(xié)同作用控制，

2

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其機制為AD+HE的混合機制。該機制下SCC敏感性遵循疊加模型，是AD作用和HE作用的線性疊加，其

SCC敏感性按下式定量計算和描述：

.................................................（2）

??

?????????????

其中，khe是與材料、介質(zhì)和電流密度?有關(guān)=的?常·數(shù)?，+為?HE·的?作?用?因1數(shù)+；?kad是與材料、介質(zhì)和電流密度有關(guān)的

常數(shù)，為AD的作用因數(shù)，Iac為與HE和AD作用的相關(guān)的余項；ISCC、if和is同前文。|is|項表征陰極析氫的作用，

越大HE作用越明顯，SCC敏感性越大；表征裂尖的AD作用，該項越大表示裂尖的AD作用越明顯，

??

???

SCC敏感性也越大。|is|項的作用是否與析?氫?有?關(guān)1需要根據(jù)實際腐蝕體系判定，如果沒有析氫反應(yīng)，該項須忽

略，SCC敏感性判據(jù)公式轉(zhuǎn)換為公式1。

4.2.3如果is＜0且if＜0，表明SCC體系完全由陰極電位控制下，此時其對應(yīng)的電位區(qū)間內(nèi)SCC機制為HE機

制，其其SCC敏感性按下式定量計算和描述：

.................................................................（3）

式中，kc是與材料、介質(zhì)和電流密度有關(guān)的常?數(shù)??，?=ISC?C和??is同??前+文??。Ic為is＝icorr,s(is的名義自腐蝕電流)時的名義

SCC敏感性。

4.2.4上述三個公式寫成一個公式形式如下。

?????

??·??·??+?0(??>??>0)..................................（4）

??

???

?=???·??+???·??????1+???(??>0,??<0)

4.3基于上述理論，在確定體系下，只要通過?測試?獲得?材料相?關(guān)的各個系數(shù)（ka、khe、kad、kc、I0、Iac

????+??<0,?<0

和Ic），就可以在目標材料或結(jié)構(gòu)上通過測試電化學動電位極化曲線（測定is、if）來確定任意電位下

的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性ISCC。其測試有效性和測試偏差可通過慢應(yīng)變速率拉伸法（SSRT）進行驗證。

系數(shù)的值可由不同SCC機制下的SCC敏感性計算公式和相應(yīng)的SCC敏感性測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得出，

計算過程見附錄A。

5動電位極化曲線測試

5.1試樣制備

5.1.1測試的工作電極可以是切取待測工件的樣品，或工程結(jié)構(gòu)件的待測區(qū)域。這兩類樣品統(tǒng)稱為測試

表面。測試前待測表面的粗糙度應(yīng)小于0.5μm。待測表面加工和研磨過程應(yīng)避免試樣過熱，宜采用冷卻

液或水冷卻濕磨。

5.1.2試樣制備應(yīng)避免縫隙，不能有尖銳邊緣。待測表面形狀應(yīng)規(guī)則對稱，并準確測試測試面積，面積

測試偏差≤1%測試面積。

5.1.3測試表面在使用前應(yīng)進行清洗和脫脂。

5.2試驗環(huán)境與介質(zhì)

5.2.1試驗環(huán)境介質(zhì)可為工程結(jié)構(gòu)實際服役環(huán)境介質(zhì)、模擬介質(zhì)或標準測試溶液。

5.2.2若采用實際服役環(huán)境介質(zhì)，測試前應(yīng)對介質(zhì)流態(tài)、壓力、溫度等進行測定，并對介質(zhì)進行必要的

取樣、保存和成分分析等復驗，以確認其陰極反應(yīng)類別是否符合本標準理論前提。應(yīng)保證電化學測試的

溶液狀態(tài)與應(yīng)力腐蝕敏感性標定試驗的狀態(tài)一致。

3

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5.2.3若采用模擬模擬或標準溶液介質(zhì)，配制試驗介質(zhì)應(yīng)采用分析純藥品和去離子水或超純水配制。試

驗環(huán)境應(yīng)該代表實際使用條件或符合適當?shù)臉藴省５湫透g環(huán)境模擬溶液及其建立方法見附錄B。

5.3試驗裝置

電化學試驗裝置由電化學工作站和電解池組成。

5.3.1電化學工作站

電化學工作站可采用臺式或便攜式均可，在線測試應(yīng)適用便攜式電化學工作站。其電位和電流范圍

滿足動電位極化曲線測試要求。電壓范圍應(yīng)包括-2000mV～2000mV，電流范圍應(yīng)包括1.0nA～1A。電

流分辨率和電位分辨率應(yīng)分別達到1.0pA和1.0μV量級。

5.3.2電解池

電解池包括工作電極，輔助電極和參比電極。工作電極位待測構(gòu)件選定區(qū)域，或由與其材質(zhì)及狀態(tài)

相同的材料制成的電極。輔助電極宜使用鉑片電極，參比電極根據(jù)實際工況選擇飽和甘汞電極、氯化銀

電極等商用參比電極。

輔助電極應(yīng)放于合適位置，以保證試樣表面電流分布均勻。輔助電極表面積應(yīng)不小于工作電極表面

積。本文件中輔助電極采用高純鉑金電極，參比電極采用飽和甘汞電極。

試驗電解池中溶液體積應(yīng)足夠多，以至于可以忽略反應(yīng)過程中溶液化學成分的變化，溶液體積與試

樣表面積的比值應(yīng)大于100mL/cm2。對于在線電化學測試，電解池可做成吸盤式或帶有裝卡結(jié)構(gòu)，以便

其與待測試樣牢固結(jié)合。

測試前如測試區(qū)有較多附著氣泡，須用吸管或脫脂棉簽等非污染性工具將氣泡消除。

5.4試驗步驟

5.4.1測試裝置見圖1所示。將試樣、輔助電極、參比電極置于電解池中，加入溶液。

5.4.2將試樣浸入溶液后，記錄開路電位隨時間的變化。如果金屬表面在空氣中易形成氧化膜，導致所

測開路電位與被測合金正常值偏差較大時，應(yīng)對試樣預先進行陰極極化以去除表面氧化膜。

5.4.3待開路電位達到穩(wěn)定值時（10min波動范圍在10mV以內(nèi)），開始動電位極化測試。極化曲線應(yīng)

從某一陰極電位開始向陽極方向進行電位掃描，記錄電流隨電位的變化。電位掃描范圍和速率的確定取

決于試驗體系。掃描范圍以完整體現(xiàn)出快慢掃極化曲線中SCC機制區(qū)間為原則，一般取-0.7V～+1.5V

(相對于開路電位)。掃描須從負電位向正電位方向進行。

5.4.4對于掃描速率的選擇，快速掃描速率要比慢掃速度高100~500倍，慢掃速率為0.2~0.5mV/s。對于

陌生體系，可選擇不同快速掃描速率進行兩次以上測試，直至獲得重合度較高的兩次快速掃描曲線，任

選其一作為快速掃描測試曲線。

5.4.5實驗溫度宜根據(jù)實際待測體系的工作溫度確定。

4

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標引序號說明：

1——待測管線

2——電解池

3——輔助電極

4——參比電極

5——導線

6——筆記本電腦

7——電化學工作站

圖1SCC敏感性現(xiàn)場電化學快速評價試驗裝置示意圖

6SCC敏感性快速評價及驗證

在確定體系下，根據(jù)不同SCC機制下的敏感性計算，結(jié)合快慢掃電流所指示的SCC機制電位區(qū)間，

可以通過公式（4）計算出該機制下任意電位下的ISCC。具體SCC敏感性快速評價過程見附錄C。

7試驗報告

試驗報告應(yīng)該包括以下內(nèi)容：

1)試驗材料的完整描述，包括試樣來源、成分、熱處理、產(chǎn)品類型、編號、尺寸、取樣位置、機加工

工藝和表面狀況；

2)溶液組成，pH，體積和溫度等；

3)試樣接觸試驗溶液的面積；

4)所用電解池和電極的描述；

5)電位的掃描速度；

6)極化測試前浸入溶液時間；

7)開路電位，該電位是否穩(wěn)定及電位掃描范圍；

8)繪制快掃和慢掃速率下的極化曲線，并在曲線上標明根據(jù)快慢掃電流劃分的電位區(qū)間范圍；

9)計算目標電位下的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性實測值，或計算得到的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性預測公式。

5

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附錄A

（資料性）

確定體系下材料各相關(guān)系數(shù)的確定方法

A.1本附錄中確定的系數(shù)為公式（4）中的ka、khe、kad、kc、I0、Iac和Ic。

A.2根據(jù)5.動電位極化曲線測試方法，對待測試樣進行電化學快慢掃測試。

A.3根據(jù)4.原理對得到的電化學快慢掃曲線進行區(qū)間劃分。

A.4選擇至少7個AD至HE區(qū)間電位進行SSRT試驗獲得ISCC,其中AD區(qū)間至少選擇2個電位，HE區(qū)間至少

選擇2個電位，AD+HE區(qū)間至少選擇3個電位；

A.5將不同電位區(qū)間的ISCC與對應(yīng)電位下的is和if分別帶入到4.2.5公式（4）中，分別計算得到ka、khe、kad、

kc、I0、Iac和Ic。

A.6下面以X70鋼在酸性土壤模擬液中的評價公式的系數(shù)確定過程進行舉例說明：

A.6.1對待測材料進行電化學快慢掃測試，并繪制快慢掃曲線，見圖A.1；

圖A.1X70鋼在酸性土壤模擬液中的快慢掃極化曲線

A.6.2根據(jù)快慢掃曲線進行區(qū)間劃分。圖A.1快、慢掃描曲線的相對差異可以分為4個電位區(qū)間。SCC

不擴展、AD、AD+HE、HE；

A.6.3根據(jù)步驟A.4，在AD區(qū)間選擇-650mV、-700mV；在AD+HE區(qū)間選擇-750mV、-850mV、-980

mV；在HE區(qū)間選擇-1050mV、-1200mV。在上述電位下分別通過SSRT測量實際ISCC，見表A.1。

表A.1實測ISCC與快慢掃電流

-2-2

電位/mV/(mA·cm)/(mA·cm)實測ISCC/%

-650??0.2115??0.018618.20

-7000.19710.000423.24

-7500.18610.003333.64

-8500.16880.011951.43

-9800.04960.055972.88

-10500.11710.157137.22

-12000.69400.810740.24

A.6.4將實測ISCC與快慢掃電流值代入公式（4）對應(yīng)的區(qū)間，以AD區(qū)間為例：

6

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0.2115?0.0186...........................................（A.1）

18.20=??·0.2115·0.0186+?0

0.1971?0.0004

?0.00040

計算得出ka=I0=。23.24=?·0.1971·+?

同理計算得出、和電位區(qū)間敏感性與電流的關(guān)系，見公式（）。

A.6.50.403AD17.5A4D6+HEHESCCA.2

?????

???

0.403·?·??+17.546(?>?>0)....................（A.2）

??

????

????=1208.56·??1.411·?????1+40.043(?>0,?<0)

??

注：4.68??????+36.435??<0,??<0

1.ISCC僅適用于用斷面收縮率計算的SCC敏感性。因為斷面收縮率在SCC發(fā)生時能夠最敏感地反映SCC

裂紋的擴展的影響。

2.當is或if趨近于零電位電流時，需要用實際的陰極或陽極電流密度計算，而不能從極化曲線數(shù)據(jù)上

直接讀取。

3.在實際服役條件下，服役環(huán)境可能會受到溫度、濕度、輻照度、氯離子濃度、污染物等因素影響而

發(fā)生變化，此時可能需要重新對SCC敏感性公式適用性進行評估，并做出修正。

4.公式標定材料的狀態(tài)和實際快速評價材料狀態(tài)應(yīng)保持一致。

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附錄B

（資料性）

典型服役環(huán)境模擬溶液建立方法

材料典型服役環(huán)境模擬溶液成分見表B.1。

表B.1典型服役環(huán)境模擬溶液

典型環(huán)境化學成分備注

24.53g/LNaCl+5.20g/LMgCl2+4.09gNa2SO4+1.16g/L

CaCl2+0.695g/LKCl+0.201g/LNaHCO3+0.101g/L

海洋環(huán)境

KBr+0.027g/LH3BO3+0.025g/LSrCl2+0.003g/LNaF,

pH=8.2

熱帶海洋大氣環(huán)境5wt.%NaCl+0.05wt.%CaCl2+0.05wt.%Na2SO4，pH=4

工業(yè)大氣環(huán)境0.01mol/LNaHSO3，pH=4

0.483g/LNaHCO3+0.122g/LKCl+0.181g/L

近中性pH土壤環(huán)境

CaCl2·2H2O+0.131g/LMgSO4·7H2O

0.1mol/LNaHCO3+0.05mol/LNa2CO3+0.1mol/LNaCl，

高pH土壤環(huán)境

pH=9.5

0.222g/LCaCl2+0.936g/LNaCl+0.284g/L

參見鷹潭土壤模

典型酸性土壤環(huán)境Na2SO4+0.394g/LMgSO4·7H2O+0.586g/LKNO3+0.302g/L

擬液成分

NaHCO3

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附錄C

（資料性）

評價方法的應(yīng)用實例

C.1根據(jù)程序5.動電位極化曲線測試方法，對待測試樣進行電化學快慢掃測試。

C.2根據(jù)附錄A確定材料的各相關(guān)系數(shù)，ka、khe、kad、kc、I0、Iac和Ic。

C.3得到不同電位區(qū)間SCC敏感性與電流的關(guān)系，見公式（A.2）。

C.4確認現(xiàn)場的陰極電位，計算得到該電位下的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。

C.5下面以X70鋼在酸性土壤模擬液中-800mV下的應(yīng)力腐蝕敏感性測試為例進行說明：

C.5.1測試X70鋼在酸性土壤模擬液中的不同電位下的快慢掃曲線，見圖A.1；

C.5.2對X70鋼在酸性土壤模擬液中的不同電位區(qū)間SCC敏感性與電流的關(guān)系進行標定，其中標定方式

見附錄A，獲得評價公式如下：

?????

???

0.403·?·??+17.546(?>?>0).................(C.1)

??

????

????=1208.56·??1.411·?????1+40.043(?>0,?<0)

??

???

C.5.3測得現(xiàn)場的陰極電位為-8004m.6V8（?A?D+?H?E?）+。36將.4-38500m?V<下0的,?快<慢0掃電流帶入公式（C.1）得到現(xiàn)

場敏感性ISCC；

表C.1-800mV下X70鋼在酸性土壤模擬液中的ISCC

-2-2

電位/mV/(mA·cm)/(mA·cm)計算ISCC/%

-800??0.1762??0.006842.04

C.5.4以此類推，可以通過一組快慢掃極化曲線測得任意陰極或陽極外加電位下的應(yīng)力腐蝕敏感性ISCC。

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參考文獻

[1]ASTMD1141-1998(2013)StandardPracticeforthePreparationofSubstituteOceanWater

[2]GB/T19746-2018金屬和合金的腐蝕鹽溶液周浸試驗

10

《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕敏感性電化學快速評價方法》

國家標準編制說明征求意見稿

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

本項目是依據(jù)國家標準化管理委員會國標委綜合[2023]63號文“關(guān)于下達

2023年第四批推薦性國家標準計劃及相關(guān)標準外文版計劃的通知”下達的項目

計劃，項目編號為20232243-T-605，項目名稱為“金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕

敏感性電化學快速評價方法”。本項目是制定項目。主要起草單位:北京科技大

學、冶金工業(yè)信息標準研究院等，計劃完成時間為16個月。

2、主要工作過程

起草(草案、調(diào)研)階段:計劃下達后，2024年1月10日鋼標委金屬和合金

的腐蝕分委員會組織各起草單位成立了起草工作組，由北京科技大學負責主要起

草工作。工作組對國內(nèi)外“金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕開裂敏感性電化學快速

評價方法”和技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，同時廣泛搜集相關(guān)標準和國內(nèi)

外技術(shù)資料，進行了大量的研究分析、資料查證工作，結(jié)合實際應(yīng)用經(jīng)驗，進行

全面總結(jié)和歸納，在此基礎(chǔ)上編制出《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕敏感性電化

學快速評價方法》標準草案初稿。經(jīng)工作組及有關(guān)專家研討后，對標準草案初稿

進行了認真的修改，于2024年4月形成了標準征求意見稿及其編制說明等相關(guān)

附件，報全國鋼標委金屬和合金的腐蝕分委員會秘書處。

征求意見階段:XXXX年XX月XX日，由全國鋼標委XX分委員會秘書

處將標準征求意見稿和編制說明發(fā)送到XX分委員會委員及有代表性的標準相

關(guān)方廣泛征求意見，同時在《鋼鐵標準網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會意見。截止XXXX

年XX月XX日，共發(fā)函XX個單位，收到XX個單位回函，其中XX個單位提

出了XX條意見或建議(見《意見匯總處理表》)。

審查階段:通過對這些反饋意見進行分類、歸納、整理和分析，工作組采納

XX條，不采納XX條，并進而對標準征求意見稿進行了補充、修改，于XXXX

年XX月完成了標準送審稿，提交全國鋼標委XX分委員會秘書處。全國鋼標委

XX分委員會于XXXX年XX月XX日一XX日在XX省XX市召開了《XXXX》

標準審查會，到會XX分委員會委員XX名和專家XX名，對該標準進行了審查，

獲得一致通過，并認為該標準水平達到XX水平。

報批階段:工作組按照會議審查意見對標準送審稿作了進一步的修改、整理

和完善，在XXXX年XX月形成了標準報批稿、編制說明及其他相關(guān)文件，報

全國鋼標委XX分委員會秘書處。XXXX年XX月XX日在《國家標準制修訂工

作管理信息系統(tǒng)》上投票。截止XXXX年XX月XX日已獲得XX名委員同意

（必須達到3/4以上），審查通過，并上報全國鋼標委秘書處。

注意：如果標準草案涉及專利，在標準制修訂過程中的任何階段，均應(yīng)附上

《已披露的專利清單》廣泛征求意見，并將反饋意見加以說明。鼓勵沒有參與國

家標準制修訂的組織或者個人在標準制修訂的任何階段披露其擁有和知悉的必

要專利。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由XXXX、XXXX、XXXX、XXXX共同起草。

主要成員:XXX、XXX、XXX、XXX、XXX。

所做的工作:XXX任工作組組長，主持全面協(xié)調(diào)工作，負責對各階段標準的

審核；XXX為本標準主要執(zhí)筆人，負責本標準的具體起草與編制；XXX、XXX、

XXX負責國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻和資料的收集、分析及資料查證，對應(yīng)力腐蝕敏

感性評價方法和使用經(jīng)驗進行總結(jié)和歸納；XXX負責對國內(nèi)外應(yīng)力腐蝕敏感性

評價方法和技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，XXX負責對各方面的意見及

建議進行歸納、整理。

二、標準編制原則

本標準在制定過程中，遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、

及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、

應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性以及標準的目標、統(tǒng)

一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的制定工作。

本標準在起草過程中主要按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標

準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要技術(shù)指標時，綜合考慮檢

測機構(gòu)的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技

術(shù)上的先進性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標準主要內(nèi)容

本文件規(guī)定了金屬和合金應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的電化學快速評價方法的基

本技術(shù)要求，描述結(jié)構(gòu)件應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的電化學快速評價方法的原理和評

價方法。

本文件適用于現(xiàn)場及實驗室應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的快速評價，適用于海洋、

土壤、大氣薄液膜等水相介質(zhì)環(huán)境中服役金屬和合金材料的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性

評價。

本文件適用的服役設(shè)施材質(zhì)包括碳鋼、低合金鋼、不銹鋼以及有色金屬等。

主要內(nèi)容包括：

（1）術(shù)語和定義

提出應(yīng)力腐蝕敏感性電化學快速評價方法的關(guān)鍵術(shù)語進行解釋說明。

（2）腐蝕開裂敏感性的電化學快速評價方法原理

根據(jù)快慢掃動電位極化曲線來反映裂紋尖端和非裂尖區(qū)域的電化學特性。根

據(jù)快慢掃曲線的差異可將SCC機制分為陽極溶解、陽極溶解+氫脆、氫脆三個區(qū)

間。根據(jù)快慢掃電流的差異和對應(yīng)區(qū)間SCC敏感性計算公式可以預測任意電位

下的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。

（3）動電位極化曲線測試過程的規(guī)范

對試樣制備、試驗環(huán)境與介質(zhì)、實驗裝置、實驗步驟進行規(guī)范。

（4）SCC敏感性快速評價及驗證

對如何使用快慢掃電流進行SCC敏感性快速評價進行說明。

（5）試驗報告的撰寫

每次試驗應(yīng)形成試驗報告便于數(shù)據(jù)整理和分析。

2、主要技術(shù)差異

本標準為依據(jù)金屬和合金腐蝕方法評價原創(chuàng)理論和技術(shù)制定標準，其與既有

的相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)標準的技術(shù)差異主要如下。

（1）本標準與GB/T15970.1《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第1部分：

試驗方法總則》相比，聯(lián)系與差異如下：

—與本標準的聯(lián)系：均能對材料的應(yīng)力腐蝕敏感性進行評價；

—與本標準的差異：該標準通過取樣或制備平行試樣并在實驗室進行離位應(yīng)

力腐蝕試驗的評價方式對材料或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕敏感性進行評估。本標準通過在

線測量電化學的方式對材料或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕敏感性進行評價。二者評價原理和

適應(yīng)范圍有明顯差異。

（2）本標準與GB/T15970.7《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第7部分：

慢應(yīng)變速率試驗》相比，聯(lián)系與差異如下：

—與本標準的聯(lián)系：本標準需要通過慢應(yīng)變速率測試進行公式的標定，二者

具有一定聯(lián)系；

—與本標準的差異：該標準通過取樣或制備平行試樣并在實驗室進行離位應(yīng)

力腐蝕試驗的評價方式對材料或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕敏感性進行評估；本標準通過在

線測量電化學的方式對材料或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕敏感性進行評價。差異之二是該標

準一次試驗僅能對測試材料在測試的單一條件下的應(yīng)力腐蝕敏感性進行評價，不

能外推預測不同電位下材料的應(yīng)力腐蝕敏感性，測試效率低；本標準可以通過一

次電化學測試根據(jù)理論模型計算一定外加電位范圍內(nèi)任意電位下的應(yīng)力腐蝕開

裂敏感性，測試效率高。

（3）本標準與GB/T24196《金屬和合金的腐蝕電化學試驗方法恒電位和

動電位極化測量導則》相比，聯(lián)系與差異如下：

—與本標準的聯(lián)系：均為金屬材料腐蝕電化學性能的測試，電化學測試方法

相似或相同；

—與本標準的差異：該標準適用于常規(guī)電化學行為和腐蝕動力學參數(shù)測量，

不適用于評測應(yīng)力腐蝕敏感性；本標準適用于評測材料應(yīng)力腐蝕名感性。二者使

用范圍不同。

四、主要試驗情況

本標準的應(yīng)力腐蝕敏感性試驗是2023年由4個獨立實驗室對不同鋼種在不同

腐蝕體系下的適用性和可靠性進行了獨立驗證。該測定是指在GB/T6379.1規(guī)定

的重復性條件下進行，即由同一實驗員、用同一儀器、相同的實驗條件、同一校

準，在短的時間內(nèi)進行的測定。

參加的實驗室名稱列于表1，參加試驗的樣品列于表2。

表1參加應(yīng)力腐蝕開裂敏感性電化學快速評價試驗的實驗室

編號實驗室名稱

1XXXXXXX

2XXXXXXX

3XXXXXXX

4XXXXXXX

表2參加應(yīng)力腐蝕開裂敏感性電化學快速評價試驗的樣品

樣品樣品體系

快慢掃極化曲線及外加電位和ISCC關(guān)系圖

編號名稱

1X70管線鋼酸性土壤環(huán)境：

在土壤模擬

液中

近中性pH環(huán)境：

庫爾勒堿性土壤環(huán)境：

鷹潭堿性土壤環(huán)境：

2X80管線鋼庫爾勒酸性土壤環(huán)境：

在土壤模擬

液

鷹潭酸性土壤環(huán)境：

近中性pH環(huán)境：同時驗證了交流雜散電流對管線鋼的影響

庫爾勒堿性土壤環(huán)境：

鷹潭堿性環(huán)境：

高碳酸鹽、碳酸氫鹽堿性環(huán)境：

3X100在高

pH土壤環(huán)

境中

4E690模擬

焊縫在人工

海水中

粗晶熱影響區(qū)：

細晶熱影響區(qū)：

臨界熱影響區(qū)：

母材：

521Cr2NiMo

螺栓鋼在模

擬海水中

6地腳螺栓鋼42CrMo：

在微縫隙環(huán)

境溶液中

35Ni4Cr2MoA：

7304不銹鋼母材：

在海水環(huán)境

下

敏化：

固溶：

母材-pH=4：

母材-pH=7：

8304-GW焊預應(yīng)變10%：

縫熔池區(qū)組

織在海水環(huán)

境下

預應(yīng)變40%：

9904L不銹原始態(tài)：

鋼在模擬人

工海水

敏化態(tài)：

固溶態(tài)：

102205雙相不

銹鋼在海水

環(huán)境

11Ni(Fe,Al)馬

氏體時效鋼

在模擬海水

環(huán)境

五、標準中涉及專利的情況

本標準不涉及專利問題。

六、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

通過標準的制定和實施，將促進技術(shù)創(chuàng)新，增強應(yīng)力腐蝕敏感性評價方法的

國內(nèi)外影響力，同時為推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，對規(guī)范市場競爭，

引導市場良性發(fā)展，加快我國管線鋼應(yīng)力腐蝕開裂敏感性電化學快速評價技術(shù)快

速發(fā)展具有積極的促進作用。

七、與國際、國外對比情況

本標準與ISO7539-1:2012《Corrosionofmetalsandalloys—Stresscorrosion

testing—Part1:Generalguidanceontestingprocedures》、ISO7539-3:1989

《Corrosionofmetalsandalloys--Stresscorrosiontesting--Part3:Preparationanduse

ofU-bendspecimens》ISO7539-7:2005《CorrosionofmetalsandalloysStress

corrosiontestingPart7:Methodforslowstrainratetesting》、ISO17475:2005

《CorrosionofmetalsandalloysElectrochemicaltestmethodsGuidelinesfor

conductingpotentiostaticandpotentiodynamicpolarizationmeasurements》（或其他

國外先進標準）相比，主要技術(shù)差異如下:

主要技術(shù)其他國外

本標準ISO/IEC結(jié)論

指標XXXX-XXXX先進標準

ISO7539-1:2012：

通過采取平行試樣

在實驗室進行評價

本標準草案所提出

的方式對材料的應(yīng)

的方法填補了金屬

力腐蝕敏感性進行

通過極化曲材料及結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐

評估。

線快慢掃電蝕標準體系在電化

應(yīng)力腐蝕：

流密度預測ISO7539-7:2005無學快速評價方面的

敏感性直接通過材料在惰

應(yīng)力腐蝕開空白，是國際首創(chuàng)的

性介質(zhì)和試驗環(huán)境

裂敏感性。現(xiàn)場評價應(yīng)力腐蝕

中得到結(jié)果的比值

敏感性的快速測試

確定應(yīng)力腐蝕敏感

方法。

性，試驗過程通常

需要上百個小時。

通過快慢掃

本標準草案所提出

極化曲線測

的方法填補了金屬

量得到快慢：

ISO17475:2005材料及結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐

掃電流密僅對材料的極化曲

蝕標準體系在電化

極化曲線度，根據(jù)它線進行測量，可以

無學快速評價方面的

測量們的差異反分析腐蝕機理，但

空白，是國際首創(chuàng)的

映裂紋尖端不能對應(yīng)力腐蝕敏

現(xiàn)場評價應(yīng)力腐蝕

和非裂尖區(qū)感性的評估。

敏感性的快速測試

域的電化學

方法。

特征。

可以通過快ISO7539-3:1989：

慢掃曲線的僅對裂紋萌生和擴本標準草案所提出

電流值來裂展速率進行評價，的方法填補了金屬

紋尖端腐蝕并不能得到材料的材料及結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐

裂紋萌速度，還可應(yīng)力腐蝕開裂敏感蝕標準體系在電化

生、擴展以通過極化性。無學快速評價方面的

速率曲線快慢掃空白，是國際首創(chuàng)的

電流密度預現(xiàn)場評價應(yīng)力腐蝕

測應(yīng)力腐蝕敏感性的快速測試

開裂敏感方法。

性。

本標準水平為國際先進水平。

八、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是強

制性標準的協(xié)調(diào)性

本標準屬于“B方法標準”體系中“BD腐蝕”大類，“BDB室內(nèi)環(huán)境腐蝕

試驗”小類中“BDBA電化學”。

本標準與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準協(xié)調(diào)一致。

九、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

十、標準性質(zhì)的建議說明

建議本標準為推薦性國家標準。

十一、貫徹標準的要求和措施建議

一般情況下，建議本標準批準發(fā)布6個月后實施。

十二、廢止或代替現(xiàn)行相關(guān)標準的建議

此標準屬于新制定的國家標準，無廢止現(xiàn)行有關(guān)標準。

十三、其他應(yīng)予說明的事項

無。

《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕敏感性電化學快速評價方法》國家標準編制工作組

2024年4月17日

ICS77.060

CCSH25

中華人民共和國國家標準

GB/TXXXX-XXXX

金屬和合金的腐蝕

應(yīng)力腐蝕敏感性電化學快速評價方法

Corrosionofmetalsandalloys—

Electrochemicalmethodsforfastevaluationofstresscorrosioncracking

susceptibility

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

××××-××-××發(fā)布××××-××-××實施

GB/TXXXXX—XXXX

金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕敏感性電化學快速評價方法

1范圍

本文件規(guī)定了金屬和合金應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的電化學快速評價方法的基本技術(shù)要求、技術(shù)原理和

實施方法。

本文件適用于現(xiàn)場及實驗室應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的快速評價，適用于海水、土壤凝析液及地下水、

大氣薄液膜介質(zhì)、工業(yè)水溶液等近常溫水相介質(zhì)環(huán)境中服役的金屬和合金材料的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性評

價。

本文件適用的金屬材質(zhì)包括碳鋼、低合金鋼、不銹鋼以及有色金屬等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

GB/T10123金屬和合金的腐蝕術(shù)語；

GB/T15970.7金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第7部分：慢應(yīng)變速率試驗；

GB/T24196金屬和合金的腐蝕電化學試驗方法恒電位和動電位極化測量導則。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

應(yīng)力腐蝕開裂stresscorrosioncracking;SCC

金屬在拉應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境聯(lián)合作用下引起的開裂現(xiàn)象。

[來源：GB/T10123-2022，4.31，有修改]

3.2

應(yīng)力腐蝕開裂敏感性stresscorrosioncrackingsusceptibility;SCCsusceptibility（ISCC）

金屬在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生SCC的敏感程度。

3.3

動電位極化曲線potentiodynamicpolarizationcurves

電極電位以預先設(shè)定的速度連續(xù)地變化，所測得的電極電位與電流密度關(guān)系的曲線。

3.4

極化曲線的掃描速率scanrateofpolarizationcurves

動電位極化曲線測試過程中電位的變化速率。

3.5

快掃電流密度currentdensityinfastscanrate（if）

1

GB/TXXXXX—XXXX

在控電位掃描速率大于50mV/s時特定電位下的極化電流密度。

3.6

慢掃電流密度currentdensityisinslowscanrate（is）

在控電位掃描速率不大于0.5mV/s時特定電位下的極化電流密度。

3.7

慢應(yīng)變速率拉伸試驗slowstrainratetensiletest;SSRT

評價金屬應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的試驗，通常在代表性的環(huán)境中以恒定位移速率拉伸試樣至斷裂，然

后評價其斷裂敏感性指數(shù)。本文件中應(yīng)變速率通常≤10-6s-1。

3.8

陽極溶解機制anodicdissolution;AD

SCC過程由宏微觀拉應(yīng)力促進裂紋尖端電化學陽極反應(yīng)溶解驅(qū)動時的開裂機制。

3.9

氫脆機制hydrogenembrittlement;HE

SCC過程由宏微觀拉應(yīng)力促進陰極析氫反應(yīng)及其氫損傷驅(qū)動裂紋萌生和擴展時的開裂機制。

3.10

混合機制AD+HEmechanism

SCC過程有AD和HE作用協(xié)同控制時的開裂機制。

4原理

4.1不同電極電位條件下的快掃電流密度if和慢掃電流密度is的差異可以用來評價SCC敏感性。快掃

速率＞50mV/s時，試樣表面為新鮮金屬表面，可以等效SCC尖端位錯開動引起的極限擴散狀態(tài)下的非

穩(wěn)態(tài)電化學過程的動力學特性。而慢掃速率≤0.5mV/s時，電極表面能維持充分極化狀態(tài)，可以等效非

SCC裂尖區(qū)域充分極化金屬表面的電化學反應(yīng)動力學特性。在不同外加極化狀態(tài)下，if表征裂紋的絕對

生長速度，（if-is）表征裂紋的相對生長速率；陰極反應(yīng)發(fā)生電位區(qū)間內(nèi)，is可表征陰極充氫和表面氫濃

度狀態(tài)。以上參數(shù)的交互作用關(guān)系決定了SCC的敏感性。

4.2根據(jù)快慢掃曲線的相對差異，可將SCC機制分為如下的區(qū)間（圖A.1）：

4.2.1如果is＞if＞0，SCC不能萌生和擴展，判定SCC機理及測定SCC敏感性沒有意義。

如果if＞is＞0，裂尖新鮮金屬表面的腐蝕速率大于非裂尖區(qū)域，SCC能夠萌生和擴展，其對應(yīng)的電

位區(qū)間范圍內(nèi)SCC機制為AD