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阴极剥离测试

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发布时间：2025-06-19 09:14:39 更新时间：2025-06-18 10:51:14

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

阴极剥离测试是一种评估防腐涂层（特别是在管道、储罐、钢结构等阴极保护系统下服役的涂层）抵抗剥离破坏能力的标准实验室加速试验方法。其核心在于模拟涂层在施加阴极保护电位（阴极极化）的环境下，涂层/金属界面发生失效（剥离）的趋势。检测项目是本测试的核心关注点和直接输出结果，主要包括以下几大类：

剥离直径/剥离距离 (Disbonding Diameter/Distance)：
- 目的： 这是最核心、最直接的量化指标。衡量由于阴极反应（主要是阴极反应产生的氢氧根离子或氢气）导致涂层从预先制备的缺陷处（人为划伤或钻孔）或自然缺陷处开始，沿着涂层/基材界面向外扩展的程度。
- 检测方法： 测试结束后，仔细剥离失效区域的涂层（通常需要小心刮除或使用钝刀片），直接测量从原始人造缺陷（如划痕中心或钻孔边缘）到涂层剥离前沿的平均距离。通常报告最大剥离距离和平均剥离距离。对于圆形缺陷，常报告平均剥离半径或计算剥离面积（见下一点）。
- 评判： 剥离距离越小，表明涂层在阴极保护条件下抵抗剥离的能力越强，性能越好。相关标准通常会设定明确的剥离距离上限作为合格判据。
剥离面积 (Disbonding Area)：
- 目的： 当人造缺陷是圆形孔（如标准钻孔法）时，剥离面积是评估剥离程度的另一个重要量化指标，尤其当剥离形状不规则时。
- 检测方法： 在剥离涂层后，测量或计算以人造缺陷为中心的实际发生的涂层剥离区域的总面积（不包括原始缺陷本身面积）。
- 评判： 剥离面积越小，涂层耐阴极剥离性能越好。常与剥离半径/距离指标结合使用或相互验证。
涂层附着力等级 (Coating Adhesion Rating)：
- 目的： 评估在阴极剥离区域边缘（剥离前沿）或未剥离区域的涂层对基材的残余附着力。这有助于了解剥离的机制和涂层的整体粘结性能在测试后的状态。
- 检测方法： 在剥离试验完成后，通常会在剥离区域的边缘以及远离剥离区域的完好区域，使用标准的附着力测试方法（如拉开法附着力测试ASTM D4541/D7234，或划格法ASTM D3359）进行测试。
- 评判： 比较剥离边缘处和原始完好区域的附着力值或等级。显著的下降表明阴极极化过程严重削弱了涂层在界面处的附着力。报告具体的附着力数值（MPa或psi）或等级（如5B至0B）。
失效模式观察 (Failure Mode Observation)：
- 目的： 定性分析涂层失效发生的具体位置和类型，对于理解失效机理和改进涂层配方/施工工艺至关重要。
- 检测方法： 目视检查剥离区域：
  - 粘聚破坏 (Cohesive Failure)： 破坏发生在涂层内部，基材表面仍有涂层残留。表明涂层自身内聚强度不足。
  - 粘附破坏 (Adhesive Failure)： 破坏发生在涂层与基材的界面，基材表面干净（或仅有极薄的底漆残留）。表明涂层/基材界面结合力不足。
  - 混合破坏 (Mixed Mode)： 同时存在粘聚破坏和粘附破坏区域。
- 评判： 记录并描述观察到的主要失效模式及其比例。理想的涂层应以粘聚破坏为主。
起泡观察 (Blistering Observation)：
- 目的： 阴极反应产生的氢气或渗透的水分可能在涂层下方积聚，导致涂层起泡。起泡是涂层失效的早期征兆或伴随现象。
- 检测方法： 目视检查整个测试区域（尤其是在剥离区域周围）的涂层表面是否出现起泡。按照相关标准（如ASTM D714）评估起泡的大小（如No. 8, No. 6, No. 4, No. 2）和密度（如Dense, Medium-Dense, Medium, Few）。
- 评判： 报告起泡的严重程度（大小和密度）。无起泡或仅有轻微起泡为佳。
其他目视检查 (Other Visual Examination)：
- 目的： 全面评估涂层在测试后的整体状态。
- 检测方法： 观察并记录测试涂层表面除剥离、起泡外的其他异常现象，如：
  - 颜色变化
  - 光泽变化
  - 锈蚀（在缺陷处或涂层破损处）
  - 测试池内电解液的明显变色或浑浊（可能反映涂层组分溶出）
- 评判： 定性描述观察到的现象。

重要关联因素（非直接检测项目，但深刻影响结果）：

测试条件设定：
- 施加电位： 严格按照相关标准或特定要求设定（通常相对于参比电极，如饱和甘汞电极）。这是模拟阴极保护水平的关键参数。
- 电解液： 常用标准溶液（如特定浓度的氯化钠、硫酸钠溶液），其成分、浓度、温度（通常要求恒温，如常温或加温）需严格控制。
- 测试时间： 标准规定的持续时间（如28天、90天）或达到指定剥离程度的时间。
- 人造缺陷的尺寸和制备： 缺陷大小（如划痕长度/宽度、钻孔直径）、制备工具和方法需一致，确保可比性。

总结:

阴极剥离测试的核心检测项目聚焦于量化涂层在强制阴极极化条件下从缺陷处剥离扩展的程度（剥离直径/距离、剥离面积），评估剥离后涂层边缘的残余附着力（附着力等级），并通过细致的目视检查分析失效模式（粘附/粘聚破坏）、起泡情况以及其他涂层外观变化。这些检测结果综合起来，为评价涂层在真实阴极保护环境下的长期服役性能和可靠性提供了关键的科学依据。所有测试需严格按照相关标准规定的程序进行，以确保结果的可重复性和可比性。