"ГОСТ ISO 9223-2017. Межгосударственный стандарт. Коррозия металлов и сплавов. Коррозионная агрессивность атмосферы. Классификация, определение и оценка"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 27.03.2018 N 147-ст)

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

1 ПОДГОТОВЛЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 214 "Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений" на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2017 г. N 52)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 марта 2018 г. N 147-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 9223-2017 введен в действие с 1 июля 2019 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 9223:2012 "Коррозия металлов и сплавов. Коррозионная активность атмосферы. Классификация, определение и оценка" ("Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres - Classification, determination and estimation", IDT).

Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 156 "Коррозия металлов и сплавов" Международной организации по стандартизации (ISO).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт является идентичным по отношению к международному стандарту ISO 9223:2012, который был разработан с целью гармонизации требований ISO 9223:2012.

В части некоторых требований и установленных методов испытаний в ISO 9223:2012 одновременно приведены ссылки на международные стандарты, взаимозаменяемые по своим требованиям.

В тексте настоящего стандарта по сравнению с ISO 9223:2012 изменены отдельные фразы, заменены некоторые термины и обозначения на их синонимы и эквиваленты с целью соблюдения норм русского языка и в соответствии с принятой национальной терминологией и системой обозначений. Настоящий стандарт дополнен справочным приложением ДА, содержащим сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам.

Настоящий стандарт, как и международный стандарт ISO 9223:2012, не содержит рекомендаций по применению указанных выше дополнительных требований. Необходимость выполнения каких-либо требований при исполнении конкретного заказа устанавливает заказчик на основании предполагаемых требований по проектированию.

Металлы, сплавы и металлические покрытия подвергаются атмосферной коррозии, когда их поверхности увлажнены. Характер и скорость коррозии определяются образующейся на поверхности пленкой влаги, в свою очередь зависящей от концентрации (уровня) и типа газообразных и твердых загрязняющих веществ в атмосфере и продолжительности их воздействия на металлическую поверхность.

Характер и скорость коррозии являются следствием образующейся коррозионной системы, которая включает в себя металлические материалы, атмосферную среду, ее параметры и условия эксплуатации.

Коррозионная агрессивность и ее категории являются технической характеристикой, которая служит основой для выбора материалов и защитных мер в реальных атмосферных условиях при соблюдении требований, разработанных для конкретного применения, особенно в тех случаях, когда это касается срока службы.

Данные о коррозийной агрессивности атмосферы имеют важное значение для разработки и уточнения способов оптимальной защиты от коррозии для выпускаемой продукции.

Категории коррозионной агрессивности определяются по результатам первого года коррозионного воздействия на стандартные образцы, как указано в ISO 9226. Категория коррозионной агрессивности может быть оценена с точки зрения наиболее значительных атмосферных факторов, влияющих на коррозию металлов и сплавов.

Измерение соответствующих параметров окружающей среды установлено в ISO 9225.

Этапы определения категории коррозионной агрессивности в конкретно заданных определенных условиях на основе настоящего стандарта указаны на рисунке 1. Необходимо четко различать определение коррозии и оценку коррозионного воздействия. Также необходимо делать различия между оценкой коррозионной агрессивности (воздействия), базирующейся на применении функции "доза-ответ", и результатами оценки, базирующимися на сравнении и определении типичных атмосферных условий.

Данный стандарт не касается описания и способов воздействия на объекты, которые могут повлиять на их сопротивление коррозии, поскольку эти эффекты очень специфичны и не могут быть рассмотрены здесь. Этапы выбора оптимальной коррозионной защиты с учетом атмосферного воздействия определены в ISO 11303.

Настоящий стандарт устанавливает систему классификации и оценки коррозионного воздействия атмосферных условий и позволяет:

- определить категорию коррозионной агрессивности атмосферных условий в первый год по скорости коррозии стандартных образцов;

- использовать функцию "доза-ответ" для нормируемой оценки категории коррозионной агрессивности на основе вычисленной по первому году потери от коррозии стандартных металлических образцов;

- получить информативную оценку категории коррозионной агрессивности, основанную на знаниях местной ситуации в части окружающей среды (экологической ситуации).

Настоящий стандарт устанавливает основные факторы, влияющие на атмосферную коррозию металлов и сплавов. Это комплексное воздействие температура-влажность, загрязнение диоксидом серы и соляным туманом в воздухе.

Температура также является важным фактором коррозии в районах за пределами зоны умеренного макроклиматического района. Комплексное воздействие температура-влажность может быть оценено с точки зрения времени воздействия влажности. Коррозионное воздействие других факторов или загрязнителей (озон, оксиды азота, твердые частицы) может влиять на коррозионную агрессивность и оценочную коррозионную агрессивность (потери от коррозии за один год), но эти факторы не являются решающими в оценке коррозионного воздействия в соответствии с настоящим стандартом.

Настоящий стандарт не характеризует коррозионную агрессивность в специфических атмосферных условиях, например в условиях специфической атмосферы в химической или металлургической промышленности.

Предложенная классификация категорий коррозионной агрессивности и оценка уровней загрязнения могут быть непосредственно использованы для технико-экономического анализа повреждений от коррозии и для рационального выбора мер защиты от коррозии.

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие документы. Для датированных ссылок используют только указанное издание, для недатированных - последнее издание стандарта, включая все изменения и поправки к нему.

ISO 8044, Corrosion of metals and alloys - Basic terms and definitions (Коррозия металлов и сплавов. Основные термины и определения)

ISO 9224, Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres - Guiding values for the corrosivity categories (Коррозия металлов и сплавов. Коррозионная активность атмосферы. Основополагающие значения категорий коррозионной активности)

ISO 11844-1, Corrosion of metals and alloys - Classification of low corrosivity of indoor atmospheres - Part 1: Determination and estimation of indoor corrosivity (Коррозия металлов и сплавов. Классификация низкой коррозийной активности атмосфер внутри помещений. Часть 1. Определение и оценка коррозийной активности внутри помещений)

ISO 11844-2, Corrosion of metals and alloys - Classification of low corrosivity of indoor atmospheres - Part 2: Determination of corrosion attack in indoor atmospheres (Коррозия металлов и сплавов. Классификация низкой коррозийной активности атмосфер внутри помещений. Часть 2. Определение коррозионного воздействия атмосфер в закрытых помещениях)

ISO 11844-3, Corrosion of metals and alloys - Classification of low corrosivity of indoor atmospheres - Part 3: Measurement of environmental parameters affecting indoor corrosivity (Коррозия металлов и сплавов. Классификация низкой коррозийной активности атмосфер внутри помещений. Часть 3. Измерение параметров окружающей среды, влияющих на коррозионную активность внутри помещений)

В настоящем стандарте применены термины и определения по ISO 8044, а также термины с соответствующими определениями:

3.1 коррозионная агрессивность атмосферы: Способность атмосферы вызывать коррозию в данной коррозионной системе.

3.2 категория коррозийной атмосферы: Стандартная оценка коррозийной атмосферы по отношению к годичному коррозионному эффекту.

3.3 тип атмосферы: Характеристика атмосферы, полученная на основе свойств, отличных от коррозионных, или дополнительных эксплуатационных факторов, соответствующих критериям классификации.

3.4 температурно-влажностный комплекс: Совместное воздействие температуры и относительной влажности на коррозионную агрессивность атмосферы.

3.5 время воздействия сырости: Период, когда металлическая поверхность покрыта адсорбционной и/или жидкой пленкой электролита, способной вызывать атмосферную коррозию.

3.6 уровень загрязнения: Ранжированная (пронумерованная) оценка, полученная на основе количественных измерений специфических химически-активных веществ, агрессивных газов и взвешенных частиц в воздухе (как естественных, так и в результате человеческой деятельности), которые отличаются от обычных компонентов воздушной среды.

3.7 категория локализации (размещения): Условно определенные типичные условия размещения материалов или изделий.

3.8 Функция "доза-ответ": Соотношение полученных результатов натурных испытаний при расчете потерь от коррозии к средним значениям оценок параметров окружающей среды.

r_corr - скорость коррозии, оцененная за первый год атмосферного воздействия;

T - температура воздуха;

P_d - скорость осаждения SO₂;

P_c - концентрация SO₂;

S_d - скорость осаждения Cl^-;

T - время воздействия пленки влаги.

C - категория атмосферной коррозии;

RH - относительная влажность.

Коррозионная агрессивность атмосферы подразделяется на шесть категорий (см. таблицу 1).

Коррозионная агрессивность атмосферных условий может быть классифицирована либо способом определения коррозионного воздействия по разделу 7, либо, если это невозможно, оценкой коррозионного воздействия по разделу 8. Оба способа оценки коррозионных свойств представляют собой обобщенный подход и характеризуются некоторыми неопределенностями и ограничениями.

Категория коррозионной агрессивности атмосферы определяется исходя из коррозионных потерь в течение первого года атмосферного воздействия и отражает конкретную экологическую обстановку года экспозиции.

Категория коррозионной агрессивности, оцененная исходя из функции "доза-ответ", отражает статистическую погрешность данной функции.

Категория коррозионной агрессивности атмосферы, оцененная с помощью процедуры с использованием информации, основанной на сравнении локальных местных условий окружающей среды с описанием типичных атмосферных условий, может привести к неправильной интерпретации. Этот подход может быть использован в случае, если экспериментальные данные отсутствуют.

В приложении A указаны неопределенности, связанные с оценкой и нормированием категорий коррозионного воздействия атмосферы.

Детальная классификация низкого коррозийного воздействия закрытых атмосфер, охватывающих коррозионные категории C1 и C2, приведена в ISO 11844-1, ISO 11844-2 и ISO 11844-3.

Численные значения скорости коррозии по итогам первого года для стандартных металлов (углеродистая сталь, цинк, медь, алюминий) приведены в таблице 2 для каждой категории коррозионной агрессивности атмосферы. Одногодичные испытания по определению коррозионного воздействия атмосферы должны начинаться весной или осенью. В климате с выраженными сезонными различиями стартовое время начала испытаний рекомендуется выбирать начиная с наиболее агрессивного периода. Полученная экспериментальным путем в течение первого года испытаний скорость коррозии не может быть просто экстраполирована для прогнозирования долгосрочного поведения коррозионной активности. Специфические расчетные модели, позволяющие получить значения коррозионной агрессивности и дополнительную информацию о долгосрочном поведении коррозии, приведены в ISO 9224.

Если не представляется возможным определить категорию коррозионной агрессивности с помощью испытаний с применением стандартных образцов, оценка коррозионной агрессивности может быть основана на оценке потерь от коррозии, рассчитанной исходя из данных об окружающей среде, или на информации о состоянии окружающей среды и ситуации, связанной с конкретным воздействием.

Приведенные функции "доза-ответ" для четырех стандартных металлов описывают коррозионное воздействие атмосферы после первого года воздействия на открытом воздухе в зависимости от следующих параметров: сухого осаждения SO₂, сухого осаждения хлорида, температуры и относительной влажности. Приведенные функции учитывают результаты коррозионных воздействий, собранные из информации на местах по всем миру, и охватывают климатические условия земли и ситуации с загрязнением в пределах объема настоящего стандарта. Приложение A позволяет оценивать некоторые ограничения и неопределенности.

Ниже приведены функции "доза-ответ" для расчета первого года потерь от коррозии для разных конструкционных металлов.

Примечание - Данные формулы (соотношения) являются эмпирическими. Размерности показателей должны быть приведены к безразмерному виду. Например, T/1 °C, P_d/1 (мг/м²), RH/1% и т.п.

- для углеродистой стали по формуле (1):

f_St = 0,150(T - 10), при T <= 10 °C, в других случаях f_St = 0,154(T - 10)

N = 128R² = 0,85

- для цинка по формуле (2):

f_Zn = 0,038(T - 10), при T <= 10 °C, в других случаях f_Zn = 0,071(T - 10)

N = 114R² = 0,78

- для меди по формуле (3):

f_Cu = 0,126(T - 10), при T <= 10 °C, в других случаях f_Cu = 0,080(T - 10)

N = 121R² = 0,88

- для алюминия по формуле (4):

f_Al = 0,009(T - 10), при T <= 10 °C, в других случаях f_Al = 0,043(T - 10)

N = 113R² = 0,65,

где r_corr - скорость коррозии металла в течение первого года экспозиции, мкм/год;

T - среднегодовая температура, °C;

RH - среднегодовая относительная влажность, %;

P_d - среднегодовое количество осажденного SO₂, мг/(м²·сутки),

S_d - среднегодовое количество осажденного иона Cl^-, мг/(м²·сутки).

Дополнительную информацию о параметрах окружающей среды можно получить из данных, приведенных в таблице 3, в которой приведены также измеренные (оцененные) интервалы основных параметров. Если P_d заменить на 0,8P_c в функции "доза-ответ", как указано в примечании к таблице 3, параметр P_c может быть также оценен как среднее значение за годовой период.

Необходимо быть внимательным и осторожным, когда при проведении расчетов осуществляется экстраполяция уравнений за пределами интервалов параметров окружающей среды (например, в прибрежной среде).

Коррозионное воздействие атмосферы увеличивается с возрастанием воздействия температурно-влажностного комплекса (времени воздействия пленки влаги) и уровней воздействия других веществ, вызывающих коррозию.

Типичные атмосферные виды загрязнения и уровни их воздействия приведены в приложении B.

На коррозионное воздействие окружающей среды оказывает влияние категория размещения материалов и изделий.

Качественное описание типичных условий или воздействий, связанных с атмосферными коррозионными категориями с целью предположительной или информационной оценки коррозионного воздействия, приведено в приложении C.

Коррозионная агрессивность атмосферы может быть классифицирована либо путем определения категории коррозионной агрессивности на основе экспозиции образцов или путем оценки на основе параметров окружающей среды с использованием функции "доза-ответ". Использование этих двух различных подходов для оценки категории коррозионного воздействия подразумевает, что двум различным методам соответствуют два различных уровня неопределенности: для первого метода (низкая или небольшая неопределенность) и для второго метода (высокая степень неопределенности). Это приложение служит для установления этих двух уровней неопределенности.

Представление или детализация данных, приведенных в данном приложении, основывается на применении статистического анализа в сочетании с выводом или результатом применения функции "доза-реакция" в рамках процедуры оценки.

Скорость коррозии подчинена логарифмически-нормальному распределению или нормальному распределению логарифмических значений. Если неопределенность выражается стандартным отклонением логарифмических значений, s, то

Это означает, что интервал неопределенности в целом является асимметричным и может быть выражен как . Тем не менее, если s мала, интервал можно условно считать близким к симметричному. Это можно проиллюстрировать следующими двумя примерами. Если s = 0,7, то e^s = 2 и e^-s = 1/2, что соответствует интервалу от минус 50% до плюс 100%. С другой стороны, если s = 0,01, то e^s = 1,01 и e^-s = 0,99, что соответствует интервалу от минус 1% до плюс 1% или +/- 1%.

В таблице A.1 приведены оцененные уровни неопределенности. Большая разница между двумя подходами видна из таблицы A.1 и именно эти представленные данные мотивируют выбор одного из двух подходов к оценке неопределенности. A.4 дает описание возможных источников ошибок и комментарии или пояснения по включению этих ошибок в значения данных, приведенных в таблице A.1.

Что касается определения категорий коррозионных воздействий, основанных на экспозиции образцов, то сначала следует уточнить, что уровни, приведенные в таблице A.1, получены для среднеарифметического значения величины, рассчитанной из трех единичных значений, а не для единичного значения показателя коррозии.

Погрешности, приведенные в таблице A.1, для двух подходов (определения и оценки), основаны на воздействии материалов на многих различных испытательных участках, но только в течение одного периода экспозиции. Таким образом, значения должны иметь общую юридическую силу, но изменение коррозионного воздействия, которое может произойти из года в год, в зависимости от естественных колебаний климата, не входит в значения, приведенные в таблице A.1.

Что касается оценки коррозионных категорий воздействия на основе функций "доза-ответ", суммарная неопределенность состоит из двух частей, неопределенности при получении или нахождении функции "доза-ответ" и неопределенности, зависящей или связанной с измерениями параметров окружающей среды. Из них неопределенность, связанная с функцией "доза-ответ", является доминирующей. Кроме того, значения в таблице A.1 базируются или основаны на неопределенности, усредненной по всему диапазону параметров, используемых в функции. Тогда как для всех регрессионных функций эта неопределенность является самой минимальной именно в среднем диапазоне, что соответствует коррозионной категории C3 и будет иметь большие значения при менее низких и более высоких верхних диапазонах, соответствующих коррозионным категориям C1 и C5. Неопределенность для категории CX является самой высокой и ее оценка не может быть осуществлена этими расчетами.

Необходимо, чтобы при осуществлении подхода к классификации оценка предположительной или информационной коррозионной агрессивности осуществлялась простым и удобным способом в отношении выбора параметров, подлежащих рассмотрению. Для целей настоящего стандарта, ключевыми факторами воздействия атмосферы на процесс коррозии металлов и сплавов являются уровни температурно-влажностного комплекса, а также концентрация диоксида серы и загрязнение хлоридами.

Для незащищенных поверхностей воздействие коррозии рассматривается в условиях сухого и мокрого осаждения. Влажное осаждение включает в себя перенос агрессивных параметров (среды) путем прямого осаждения, сухое осаждение означает, что перенос агрессивных сред осуществляется любым другим способом.

В защищенных местах происходит только сухое осаждение. В этом случае должно быть учтено кумулятивное (совокупное) воздействие загрязняющих веществ, в том числе твердых частиц. Специфические проблемы низких уровней атмосферного коррозийного воздействия внутри помещений рассмотрены в ISO 11844-1, ISO 11844-2 и ISO 11844-3.

Увлажнение поверхностей обусловлено многими факторами, например, выпадением росы, осадками, таяньем снега и высоким уровнем влажности. Продолжительность времени, в течение которого относительная влажность превышает 80% при температуре выше 0 °C используется для оценки расчетного времени воздействия влаги r, на корродирующие поверхности. Время воздействия влаги может быть недостаточно оценено в тех случаях, когда температура превышает 0 °C при 80% относительной влажности (RH) в холодных зонах (понижение температуры замерзания).

Данные о расчетном времени воздействия влаги полезны для информационной или предположительной оценки атмосферного коррозионного воздействия.

В таблице B.1 представлены характеристики времени воздействия увлажнения.

Наиболее важными факторами в рамках конкретного температурно-влажностного комплекса являются уровни загрязнения, вызванные диоксидом серы или присутствием в воздухе соляного тумана. Уровень загрязнения должен измеряться в соответствии с техническими требованиями [1].

Другие виды загрязнений также могут оказывать влияние: оксиды азота (NO_x), азотная кислота (HNO₃), промышленной пыли в населенных и промышленных зонах или конкретные оперативные и технологические загрязнения атмосферы: хлор (Cl₂), сероводород (H₂S), органические кислоты и антиобледенительные реагенты. Эти виды загрязнений не были использованы и, соответственно, не были рассмотрены в качестве критериев при проведении классификации коррозионной агрессивности атмосферы.

В соответствии с методологией настоящего стандарта, другие виды загрязнений следует рассматривать как сопутствующие (или сопровождающие), например: оксиды азота (NO_x) в городском атмосферном воздухе или конкретные факторы оперативного воздействия (например, пары кислот). Концентрации наиболее важных загрязняющих веществ в различных атмосферных условиях, приведены в таблице B.2.

Убывающие уровни загрязнения диоксидом серы во многих частях мира, и повышение уровня загрязнения оксидами азота, вызванного увеличением дорожного движения, вместе с озоном и твердыми частицами, создали напряженную экологическую ситуацию. В других частях мира, в связи с бурным развитием промышленности, коррозионное воздействие от загрязнения SO₂ усиливается и по-прежнему доминирует.

В рамках настоящего стандарта подход к классификации коррозионного воздействия атмосферы, с учетом ее загрязнения, позволяет разделить загрязнения на две основные группы: загрязнение диоксидом серы (SO₂) и наличие в воздухе соляного тумана. Эти два типа загрязнения являются репрезентативными для атмосферы сельских, городских, промышленных районов и морской атмосферы. Ранжирование загрязнения диоксидом серы (SO₂) для стандартной внешней среды приведены в таблице B.3.

Ранжирование уровней солености, характерных для разных типов атмосферы, приведены в таблице B.4. Необходимо учитывать также такой важный аспект, который связан с накоплением хлоридов на поверхностях, которые не вымываются дождями, особенно, если это происходит во влажных местах.

Время воздействия влаги может быть недооценено в тех случаях, когда температура превышает 0 °C и при 80% относительной влажности в холодных зонах (пониженная температура замерзания).