结构钢电化学腐蚀测试分析方法

　　结构钢(如 Q235、Q345、SS400 等碳素或低合金钢)在潮湿、海洋、工业大气或土壤环境中易发生电化学腐蚀，这是其失效的主要形式。通过电化学测试方法可快速、定量地评估其腐蚀行为、机理及防护效果。以下是结构钢电化学腐蚀分析的系统性技术指南。

　　1. 开路电位(OCP, Open Circuit Potential)

　　目的：监测腐蚀体系的热力学倾向;

　　操作：将钢样浸入介质，记录电位随时间变化;

　　解读：

　　电位越负 → 热力学上越易腐蚀;

　　电位稳定 → 表面形成稳定膜(如钝化膜);

　　电位波动 → 局部腐蚀(点蚀、缝隙腐蚀)萌生。

　　2. 动电位极化曲线(Potentiodynamic Polarization)

　　目的：测定腐蚀电流密度 icorr​、腐蚀电位 Ecorr​、钝化行为;

　　扫描范围：通常 Ecorr​±250mV，扫描速率 0.166–1 mV/s;

　　Tafel 外推法计算腐蚀速率：

　　B：Tafel 常数(≈26 mV for Fe);

　　M：Fe 摩尔质量(55.85 g/mol);

　　n：电子数(2);

　　ρ：钢密度(7.87 g/cm³)。

　　优点：快速(<30 min)，可判断阳极/阴极控制类型。

　　3. 电化学阻抗谱(EIS, Electrochemical Impedance Spectroscopy)

　　目的：研究界面过程(双电层、钝化膜、涂层失效);

　　参数：频率范围 10⁵–10⁻² Hz，扰动电压 5–10 mV;

　　等效电路拟合(常用 Randles 电路)：

　　Rs​：溶液电阻;

　　Rct​：电荷转移电阻(Rct​∝1/icorr​);

　　CPE：常相位角元件(代替理想电容，反映表面不均匀性)。

　　Nyquist 图：半圆直径 ≈ Rct​，越大表示耐蚀性越好。

　　4. 恒电位/恒电流极化

　　恒电位：研究钝化膜稳定性(如测击穿电位 Eb​);

　　恒电流：模拟外加阴极保护效果。

　　5. 零电阻电流计(ZRA) + 电偶腐蚀测试

　　将结构钢与异种金属(如 Cu、Al)电连接;

　　测量电偶电流，评估 galvanic corrosion 风险。

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