ISO 17093:2015
(Main)Corrosion of metals and alloys — Guidelines for corrosion test by electrochemical noise measurements
Corrosion of metals and alloys — Guidelines for corrosion test by electrochemical noise measurements
ISO 17093:2015 is intended to assist in corrosion testing by electrochemical noise measurement. It covers test procedures and analysis methods for reliable measurement of electrochemical noise for both uncoated and organically coated metal.
Corrosion des métaux et alliages — Lignes directrices pour essais de corrosion par mesures de bruit électrochimique
L'ISO 17093:2015 est destinée à faciliter l'essai de corrosion par mesure du bruit électrochimique (BE). Elle traite de modes opératoires d'essai et de méthodes d'analyses pour une mesure fiable du bruit électrochimique dans le cas de métal nu et de métal avec revêtement organique.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17093
First edition
2015-06-15
Corrosion of metals and alloys —
Guidelines for corrosion test by
electrochemical noise measurements
Corrosion des métaux et alliages — Lignes directrices pour essais de
corrosion par mesures de bruit électrochimique
Reference number
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ISO 2015
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principles . 2
5 Apparatus and measurement methods . 3
6 Test cell . 5
7 Measurement procedure . 5
8 Evaluation of instrument noise . 6
9 Test report . 8
Annex A (informative) Analysis of data. 9
Annex B (informative) Example of simultaneous current and potential noise measurement
on pitting corrosion of aluminium.12
Annex C (informative) Example of simultaneous current and potential measurement on
organically coated carbon steel .15
Bibliography .19
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys, in cooperation
with the ECG-COMON (European Cooperative Group on Corrosion Monitoring of Nuclear Materials,
http://www.ecg-comon.org).
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17093:2015(E)
Corrosion of metals and alloys — Guidelines for corrosion
test by electrochemical noise measurements
1 Scope
This International Standard is intended to assist in corrosion testing by electrochemical noise
measurement. It covers test procedures and analysis methods for reliable measurement of electrochemical
noise for both uncoated and organically coated metal.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 8044, Corrosion of metals and alloys — Basic terms and definitions
ISO 17475, Corrosion of metals and alloys — Electrochemical test methods — Guidelines for conducting
potentiostatic and potentiodynamic polarization measurements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 8044 and the following apply.
3.1
electrochemical noise
EN
fluctuation typically at low frequencies (≤1 Hz) and low amplitude in current and potential generated by
electrochemical reactions and other processes on the surface, for example, bubble evolution
3.2
electrochemical potential noise
fluctuation in potential (typically in the range of µV to mV) of an electrode relative to a reference
electrode or fluctuation in potential between two similar electrodes
3.3
electrochemical current noise
fluctuation in current (typically in the range of nA to µA) of one electrode or between two electrodes
3.4
electrochemical noise resistance
resistance obtained by dividing the standard deviation of potential noise by the standard deviation of
current noise from the time record
3.5
power spectral density of potential
PSD
E
power present in the potential noise as a function of frequency
3.6
power spectral density of current
PSD
I
power present in the current noise as a function of frequency
3.7
electrochemical noise impedance
Z
n
impedance determined as ZP= SD /PSD where all terms are a function of frequency
nIE
Note 1 to entry: The noise impedance is real and positive.
3.8
working electrode
electronic conductor in contact with the electrolyte, made out of the investigated material
Note 1 to entry: This definition differs from that of the same term given in ISO 8044:2015, 6.1.46, “test electrode
in an electrochemical cell designed for polarization tests”.
3.9
auxiliary electrode
electrode commonly used in applied polarization to balance the current passing to the working electrode
Note 1 to entry: It is usually made from a non-corroding material.
3.10
Nyquist frequency
frequency equal to one half of the sampling frequency ( f /2); maximum frequency about which
s
information can be obtained from the sampled data
3.11
thermal noise
noise resulting from thermal vibrations of electrons and charge carriers
Note 1 to entry: Thermal noise is the absolute minimum of the noise that can be expected; also called
Johnson noise.
3.12
shot noise
noise due to the quantized nature of the charge carriers that move in very short times causing current
peaks
3.13
dummy cell
non-electrochemical cell with a well-defined noise level that usually does not deliberately generate noise
above normal thermal noise levels
4 Principles
4.1 The source of EN in corrosion might result from partial faradaic currents, adsorption/desorption
processes, surface coverage, and, in the case of localized corrosion, the initiation of pits, crevice corrosion,
and mechanical effects from cracking and several other processes. Special care has to be taken as a variety
of other sources not related to corrosion might cause fluctuations in current and potential.
4.2 Electrochemical noise can be measured potentiostatically, galvanostatically, or at the free corrosion
potential (the various methods are described in Clause 5). Examples of two simple tests with EN
measurements on aluminium during pitting corrosion and on organically coated carbon steel can be
found in Annexes B and C.
4.3 Electrochemical noise data can be analysed in the time and/or frequency domains. Details of data
analysis are described in Annex A.
2 © ISO 2015 – All rights reserved
5 Apparatus and measurement methods
5.1 Instrumentation
5.1.1 Accurate measurement of potential and current requires instruments that have appropriate input
impedance (much higher than the system being measured in the case of potential and much lower in the
case of current) and sensitivity (sufficient to minimize quantization noise). Suggestions are given in the
following Clauses but these will not be sufficient for some systems.
5.1.2 Potential measuring instruments
9 11
The instrument should have an input impedance of at least 10 ohm for bare metal and 10 ohm for
coated metal to minimize current drawn from the system during measurement. The higher input
impedance might be necessary for very high impedance systems (e.g. for EN measurements with coated
metals). The sensitivity and accuracy of the instrument should be sufficient to detect a change of 10 μV
or lower for the typical range of 1 V.
5.1.3 Current measuring instruments
−9
The instrument should be capable of measuring current to a resolution of 10 A or better with a voltage
burden (the voltage between the terminals, also known as a voltage drop or burden voltage) of less
than 1 mV (the low voltage burden is only required when the current measurement is made between
two corroding working electrodes). A low voltage burden ammeter is often termed a zero resistance
ammeter (ZRA) in corrosion literature.
5.1.4 Potentiostat
Some measurement configurations use a potentiostat to control the potential of an electrode. The
potentiostat shall have low noise characteristics, which should be tested by using a dummy cell with
comparable properties to the system under investigation (see Clause 8 or Reference [1]).
5.1.5 Galvanostat
Some measurement configurations use a galvanostat to apply a current to an electrode. The galvanostat
shall have low noise characteristics, which should be tested by using a dummy cell with comparable
properties to the system under investigation (see Clause 8 or Reference [1]).
5.1.6 Grounding, shielding, and isolation
It is very important to ensure correct grounding and shielding of the measurement system. In particular,
there should be a single well-defined connection to ground in order to avoid ground loops and to
minimize induced interference. Isolated or differential measuring devices will commonly be required to
avoid short-circuit connections to ground and ground loops, especially in plant monitoring conditions.
5.2 Measurement configurations
Schematics of the most important EN measurement configurations can be seen in Figure 1.
a) Potentiostatic current noise b) Galvanostatic potential noise
c) Open-circuit potential d) Current noise at open-circuit e) Simultaneous current and
noise potential potential noise
Key
1 potentiostat (see 5.1.4)
2 current measurement device (see 5.1.3, implies connection to PC or other device for recording or analysis)
3 working electrode (WE)
4 reference electrode (RE)
5 auxiliary electrode (AE)
6 galvanostat (see 5.1.5)
7 potential measurement device (see 5.1.2, implies connection to PC or other device for recording or analysis)
Figure 1 — Configurations for measurements
5.2.1 Potentiostatic current noise measurement
The current to a potentiostatically controlled working electrode using an inert counter electrode is
measured. This is usually used to study individual current transients in localized corrosion, since the
controlled potential minimizes fluctuation of current on the passive surface, and permits the potential
to be held at a value at which the localized corrosion process occurs. The current can be measured in
the lead to the counter electrode, as shown in Figure 1a, or by using a current amplifier that is internal
to the potentiostat.
5.2.2 Galvanostatic potential noise measurement
The poten
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17093
Première édition
2015-06-15
Corrosion des métaux et alliages —
Lignes directrices pour essais de
corrosion par mesures de bruit
électrochimique
Corrosion of metals and alloys — Guidelines for corrosion test by
electrochemical noise measurements
Numéro de référence
©
ISO 2015
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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Publié en Suisse
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes . 2
5 Appareils et méthodes de mesure . 3
5.1 Instrumentation . 3
5.2 Configurations de mesure . 4
5.2.1 Mesure du bruit de courant en condition potentiostatique . 4
5.2.2 Mesure du bruit galvanostatique de potentiel . 4
5.2.3 Mesure du bruit au potentiel en circuit ouvert . 5
5.2.4 Mesure du bruit de courant à potentiel en circuit ouvert . 5
5.2.5 Mesure simultanée du bruit de courant et de potentiel . 5
5.3 Traitement et enregistrement des signaux . 5
6 Cellule d’essai . 5
7 Mode opératoire de mesure . 6
8 Évaluation du bruit de l’instrument . 6
9 Rapport d’essai . 8
Annexe A (informative) Analyse des données . 9
Annexe B (informative) Exemples de mesures simultanées du bruit de courant et de
potentiel sur une corrosion par piqûre de l’aluminium .12
Annexe C (informative) Exemple de mesures simultanées du courant et du potentiel sur de
l’acier au carbone avec revêtement organique .16
Bibliographie .20
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour l’élaboration du présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/patents).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’attention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité et pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages,
en collaboration avec ECG-COMON (Groupe Européen de Coopération sur le Suivi de la Corrosion des
Matériaux Nucléaires), http://www.ecg-comon.org).
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NORME INTERNATIONALE ISO 17093:2015(F)
Corrosion des métaux et alliages — Lignes directrices pour
essais de corrosion par mesures de bruit électrochimique
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale est destinée à faciliter l’essai de corrosion par mesure du bruit
électrochimique (BE). Elle traite de modes opératoires d’essai et de méthodes d’analyses pour une
mesure fiable du bruit électrochimique dans le cas de métal nu et de métal avec revêtement organique.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages — Termes et définitions
ISO 17475, Corrosion des métaux et alliages — Méthodes d’essais électrochimiques — Lignes directrices
pour la réalisation de mesures de polarisations potentiostatique et potentiodynamique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions fournis dans l’ISO 8044 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
bruit électrochimique
BE
fluctuation généralement à basse fréquence (≤ 1 Hz) et de faible amplitude de courant et de potentiel, générée
par des réactions électrochimiques et autres processus en surface, par exemple la formation de bulles
3.2
bruit électrochimique de potentiel
fluctuation de potentiel (généralement de l’ordre du µV jusqu’au mV) d’une électrode par rapport à une
électrode de référence ou fluctuation de potentiel entre deux électrodes similaires
3.3
bruit électrochimique de courant
fluctuation de courant (généralement de l’ordre du nA jusqu’au µA) sur une électrode ou entre deux électrodes
3.4
résistance du bruit électrochimique
résistance obtenue en divisant l’écart-type du bruit de potentiel par l’écart-type du bruit de courant d’un
enregistrement temporel
3.5
densité spectrale de puissance de potentiel
PSD
E
puissance présente dans le bruit de potentiel en fonction de la fréquence
3.6
densité spectrale de puissance de courant
PSD
I
puissance présente dans le bruit de courant en fonction de la fréquence
3.7
impédance du bruit électrochimique
Z
n
impédance déterminée par ZP= SD /PSD , où tous les termes sont fonction de la fréquence
nIE
Note 1 à l’article: L’impédance du bruit est un nombre réel positif
3.8
électrode de travail
conducteur électronique en contact avec l’électrolyte, constitué du matériau étudié
Note 1 à l’article: Cette définition diffère de celle du même terme donné dans ISO 8044:2015, 6.1.46, «électrode
d’essai dans une cellule électrochimique conçue pour des essais de polarisation».
3.9
électrode auxiliaire
électrode couramment utilisée lors de l’application d’une polarisation pour équilibrer le courant passant
par l’électrode de travail
Note 1 à l’article: Elle est généralement constituée de matériau résistant à la corrosion.
3.10
fréquence de Nyquist
fréquence égale à la moitié de la fréquence d’échantillonnage ( fs/2); fréquence maximale à laquelle des
informations peuvent être obtenues à partir des données échantillonnées
3.11
bruit thermique
bruit résultant des vibrations thermiques des électrons et des porteurs de charge
Note 1 à l’article: Le bruit thermique est la valeur minimale absolue du bruit auquel on peut s’attendre; il est
également appelé «bruit de Johnson».
3.12
bruit de grenaille
bruit dû à la nature quantique des porteurs de charge qui se déplacent sur des temps très courts,
produisant des crêtes de courant
3.13
cellule fictive
cellule non électrochimique avec un niveau de bruit bien défini, qui ne génère habituellement pas
volontairement de bruit supérieur aux niveaux de bruit thermique normaux
4 Principes
4.1 La source de BE de corrosion peut provenir de courants de Faraday partiels, de processus
d’adsorption/désorption, de recouvrement de surface et, dans le cas d’une corrosion localisée, de
l’amorçage de piqûres, d’une corrosion par effet de crevasse et des effets mécaniques de la fissuration
et de plusieurs autres processus. Des précautions particulières doivent être prises, car diverses autres
sources qui ne sont pas liées à la corrosion peuvent produire des fluctuations de courant et de potentiel.
4.2 Le bruit électrochimique peut être mesuré de manière potentiostatique, galvanostatique ou au
potentiel de corrosion libre (les diverses méthodes sont décrites à l’Article 5). On peut trouver dans les
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés
Annexes B et C des exemples de deux essais simples de mesure de BE sur de l’aluminium lors d’une
corrosion par piqûres et sur de l’acier au carbone avec revêtement organique.
4.3 Les données de bruit électrochimique peuvent être analysées dans les domaines temporel et/ou
fréquentiel. Des détails concernant l’analyse des données sont décrits à l’Annexe A.
5 Appareils et méthodes de mesure
5.1 Instrumentation
5.1.1 Une mesure exacte du potentiel et du courant nécessite des instruments ayant une impédance
d’entrée appropriée (beaucoup plus élevée que celle du système mesuré dans le cas du potentiel, et
beaucoup plus faible dans le cas du courant) ainsi qu’une sensibilité appropriée (suffisante pour réduire
au minimum le bruit de quantification). Des suggestions sont données dans les articles suivants, mais
celles-ci sont insuffisantes pour certains systèmes.
5.1.2 Instruments de mesure de potentiel
Il convient que l’instrument ait une impédance d’entrée d’au moins 10 ohm pour les métaux nus et de
10 ohm pour les métaux revêtus, en vue de réduire au minimum le courant soutiré par le système
pendant la mesure. L’impédance d’entrée supérieure peut s’avérer nécessaire pour des systèmes à très
haute impédance (par exemple, pour des mesures de BE avec des métaux revêtus). Il convient que la
sensibilité et l’exactitude de l’instrument soient suffisantes pour détecter une variation de 10 µV ou
moins, pour un ordre de grandeur type de 1 V.
5.1.3 Instruments de mesure du courant
-9
Il convient que l’instrument soit capable de mesurer un courant avec une résolution de 10 A ou plus,
avec une charge de tension (tension entre les bornes, appelée également chute de tension ou tension de
charge) inférieure à 1 mV (la faible charge de tension n’est exigée que lorsque la mesure du courant est
effectuée entre deux électrodes de travail se corrodant). Un ampèremètre de faible charge de tension est
souvent appelé ampèremètre de résistance nulle (ZRA) dans les articles traitant de la corrosion.
5.1.4 Potentiostat
Certaines configurations de mesure utilisent un potentiostat pour contrôle
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.