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金屬材料常用的腐蝕監(jiān)檢測(cè)方法匯總

當(dāng)前我國(guó)金屬材料應(yīng)用范圍極其廣泛，但金屬材料的腐蝕一直是金屬材料使用中的一大常見(jiàn)問(wèn)題。在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)具體情況，依據(jù)可靠性和適用性的原則選擇合適的方法，從而達(dá)到高效、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)?zāi)康摹?/span>

　　腐蝕檢測(cè)是對(duì)設(shè)備和構(gòu)件的腐蝕狀態(tài)、速度以及某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。其主要目的是：（1）確定系統(tǒng)的腐蝕狀況，給出明確的腐蝕診斷信息。（2）通過(guò)檢測(cè)結(jié)果制定維護(hù)和維修策略、調(diào)節(jié)生產(chǎn)操作參數(shù)，從而控制腐蝕的發(fā)生與發(fā)展，使設(shè)備處于良性運(yùn)行狀態(tài)。

了解金屬材料

　　腐蝕檢測(cè)的常用方法

　　1.1電阻法

　　電阻法測(cè)定金屬腐蝕速度，是根據(jù)金屬試樣由于腐蝕作用使橫截面積減小，從而導(dǎo)致電阻增大的原理。利用該原理己經(jīng)研制出較多的電阻探針用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的腐蝕情況，是研究設(shè)備腐蝕的一種有效工具。運(yùn)用該方法可以在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)設(shè)備的腐蝕狀況進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)，能準(zhǔn)確地反映出設(shè)備運(yùn)行各階段的腐蝕率及其變化，且能適用于各種不同的介質(zhì)，不受介質(zhì)導(dǎo)電率的影響，其使用溫度僅受制作材料的限制；它與失重法不同，不需要從腐蝕介質(zhì)中取出試樣，也不必除去腐蝕產(chǎn)物；電阻法快速，靈敏，方便，可以監(jiān)控腐蝕速度較大的生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕。

　　1.2 線(xiàn)性極化法

　　線(xiàn)性極化法對(duì)腐蝕情況變化響應(yīng)快，能獲得瞬間腐蝕速率，比較靈敏，可以及時(shí)地反映設(shè)備操作條件的變化，是一種非常適用于監(jiān)測(cè)的方法。但它不適于在導(dǎo)電性差的介質(zhì)中應(yīng)用，這是由于當(dāng)設(shè)備表面有一層致密的氧化膜或鈍化膜，甚至堆積有腐蝕產(chǎn)物時(shí)，將產(chǎn)生假電容而引起很大的誤差，甚至無(wú)法測(cè)量。此外，由線(xiàn)性極化法得到腐蝕速率的技術(shù)基礎(chǔ)是基于穩(wěn)態(tài)條件，所測(cè)物體是均勻腐蝕或全面腐蝕，因此線(xiàn)性技術(shù)不能提供局部腐蝕的信息。在一些特殊的條件下檢測(cè)金屬腐蝕速率通常需要與其它測(cè)試方法進(jìn)行比較以確保線(xiàn)性極化檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性。線(xiàn)性極化電阻法可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕率。

　　1.3電位法

　　作為一種腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，電位監(jiān)測(cè)有其明顯優(yōu)點(diǎn)：可以在不改變金屬表面狀態(tài)、不擾亂生產(chǎn)體系的條件下從生產(chǎn)裝置本身得到快速響應(yīng)，但它也能用來(lái)測(cè)量插入生產(chǎn)裝置的試樣。電位法己在陰極保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用多年，并被用于確定局部腐蝕發(fā)生的條件，但它不能反映腐蝕速率。這種方法與所有電化學(xué)測(cè)量技術(shù)一樣，只適用于電解質(zhì)體系，并且要求溶液中的腐蝕性物質(zhì)有良好的分散能力，以使探測(cè)到的是整個(gè)裝置的全面電位狀態(tài)。應(yīng)用 電 位 監(jiān)測(cè)主要適用于以下幾個(gè)領(lǐng)域：陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)、指示系統(tǒng)的活化-鈍化行為、探測(cè)腐蝕的初期過(guò)程以及探測(cè)局部腐蝕

　　1.4 磁阻法

　　磁阻法即電感法：出現(xiàn)于九十年代，是通過(guò)檢測(cè)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化來(lái)測(cè)試金屬試樣腐蝕減薄，該技術(shù)是掛片法的技術(shù)延伸和發(fā)展，其特點(diǎn)是測(cè)試敏感度高，適用于各種介質(zhì)，壽命較短，可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)。

　　1.5超聲波測(cè)厚法

　　超聲波測(cè)厚法是利用壓電換能器產(chǎn)生的高頻聲波穿過(guò)材料，測(cè)量回聲返回探頭的時(shí)間或記錄產(chǎn)生共鳴時(shí)聲波的振幅作為訊號(hào)，來(lái)檢測(cè)缺陷或測(cè)量壁厚。一般采用示波器或曲線(xiàn)記錄儀顯示接受到的訊號(hào)，比較先進(jìn)的儀器則可以直接顯示缺陷，或給出厚度的數(shù)值。超聲波法廣泛地用于檢測(cè)化工設(shè)備內(nèi)部的缺陷、腐蝕損傷以及測(cè)量設(shè)備和管道的壁厚。超聲波測(cè)厚法可以對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備反復(fù)進(jìn)行測(cè)量，但是難以獲得足夠的靈敏度來(lái)跟蹤記錄腐蝕速度的變化。

　　1.6 電化學(xué)阻抗譜

　　電化學(xué)阻抗譜（EIS）優(yōu)于其它暫態(tài)技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)是，只需對(duì)處于穩(wěn)態(tài)的體系施加一個(gè)無(wú)限小的正弦波擾動(dòng)，這對(duì)于研究電極上的薄膜，如修飾電極和電化學(xué)沉積膜的現(xiàn)場(chǎng)研究十分重要，因?yàn)檫@種測(cè)量不會(huì)導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變化。此外，EIS的應(yīng)用頻率范圍廣（10-2-105 Hz），可同時(shí)測(cè)量電極過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和傳質(zhì)參數(shù)，并可通過(guò)詳細(xì)的理論模型或經(jīng)驗(yàn)的等效電路，即用理想元件（如電阻和電容等）來(lái)表示體系的法拉第過(guò)程、空間電荷以及電子和離子的傳導(dǎo)過(guò)程，說(shuō)明非均態(tài)物質(zhì)的微觀(guān)性質(zhì)分布，因此，EIS現(xiàn)己成為研究電化學(xué)體系和腐蝕體系的一種有效的方法。自從Bard于1982年首次將EIS引入導(dǎo)電高分子的研究領(lǐng)域以來(lái)，許多學(xué)者應(yīng)用EIS對(duì)各類(lèi)導(dǎo)電高分子體系進(jìn)行了廣泛的研究。對(duì) 于 高 阻電解液及范圍廣泛的許多介質(zhì)條件該技術(shù)有較大可靠性。在較寬的頻率范圍內(nèi)測(cè)量交流阻抗需要時(shí)間很長(zhǎng)，這樣就很難做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕速率，不適合于實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，人們針對(duì)大多數(shù)腐蝕體系的阻抗特點(diǎn)，通過(guò)適當(dāng)選擇兩個(gè)頻率，監(jiān)測(cè)金屬的腐蝕速率，設(shè)計(jì)和制造了自動(dòng)交流腐蝕監(jiān)控器。

　　1.7氫探頭檢測(cè)技術(shù)

　　因氫是腐蝕反應(yīng)的產(chǎn)物，所以可甩氫探頭進(jìn)行測(cè)量。產(chǎn)生的原子氫通過(guò)金屬進(jìn)行擴(kuò)散，最后在腔內(nèi)結(jié)合成分子氫。氫氣壓的上升可以作為腐蝕速率的標(biāo)志。雖然原理是對(duì)的，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明這類(lèi)系統(tǒng)也不是沒(méi)有問(wèn)題的。

　　1.8漏磁檢測(cè)技術(shù)

　　智能清管器是裝有測(cè)量?jī)x器并沿管線(xiàn)內(nèi)部前進(jìn)的運(yùn)行工具。將一強(qiáng)磁場(chǎng)加到測(cè)量管線(xiàn)上，沿管線(xiàn)表面檢查漏磁特性的各種異常情況。在具有均勻壁厚的管中，探測(cè)元件得不到任何響應(yīng)，但碰到金屬損失區(qū)域時(shí)，均勻的磁力線(xiàn)分布圖形受到了干擾，同時(shí)測(cè)到了信號(hào)。利用智能清管器可檢查管線(xiàn)內(nèi)、外表面的疵病情況。

　　1.9電化學(xué)噪聲技術(shù)

　　電化學(xué)噪聲（Electrochemicaln oise，簡(jiǎn)稱(chēng)EN）是指電化學(xué)動(dòng)力系統(tǒng)中， 其電化學(xué)狀態(tài)參量（如：電極電位、外測(cè)電流密度等）的隨機(jī)非平衡波動(dòng)現(xiàn)象。這種噪聲產(chǎn)生于電化學(xué)系統(tǒng)的本身，而不是來(lái)源于控制儀器的噪音或是其它的外來(lái)干擾。1968年Iverson首次記錄了腐蝕金屬電極的電位波動(dòng)現(xiàn)象，電化學(xué)噪聲技術(shù)作為一門(mén)新興的實(shí)驗(yàn)手段在腐蝕與防護(hù)科學(xué)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。電化 學(xué) 噪 聲技術(shù)是一種原位無(wú)損的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)須對(duì)被測(cè)電極施加可能改變腐蝕電極腐蝕過(guò)程的外界擾動(dòng)；該技術(shù)無(wú)須預(yù)先建立被測(cè)體系的電極過(guò)程模型：另外，該技術(shù)無(wú)須滿(mǎn)足阻納的3個(gè)基本條件，而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。電化學(xué)噪聲技術(shù)可以監(jiān)測(cè)諸如均一腐蝕、孔蝕、裂蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂多種類(lèi)型的腐蝕，并且能夠判斷金屬腐蝕的類(lèi)型。Hladky等人的研究指出，裂蝕和孔蝕的電位噪聲有著明顯的區(qū)別，即孔蝕是連續(xù)發(fā)生的，而裂蝕是有周期性且在一定的頻率下發(fā)生；并且裂蝕優(yōu)先于孔蝕，一旦裂蝕開(kāi)始，孔蝕則停止進(jìn)行。然而迄今為止，它的產(chǎn)生機(jī)理仍不完全清楚，它的處理方法仍存在欠缺。因此，尋求更先進(jìn)的數(shù)據(jù)解析方法己成為當(dāng)前電化學(xué)噪聲技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。結(jié)合當(dāng)今微觀(guān)世界的最新研究成果來(lái)分析電化學(xué)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，以及結(jié)合非線(xiàn)性數(shù)學(xué)理論（如：分形理論）來(lái)描述電化學(xué)噪聲的特征都可能代表了電化學(xué)噪聲技術(shù)將來(lái)的研究方向。

　　1.10薄層活化技術(shù)

　　當(dāng)難以接觸到被測(cè)表面或被測(cè)表面被重疊結(jié)構(gòu)遮蓋時(shí)，帶電粒子活化或中子活化等核反應(yīng)方法就成為監(jiān)測(cè)磨損腐蝕的強(qiáng)有力的工具。薄層活化方法（TLA）是一種先進(jìn)的磨損測(cè)量技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。同常規(guī)的磨損測(cè)量方法相比，薄層活化法是非接觸式無(wú)損遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)磨損、腐蝕和沖蝕等材料表面的剝蝕，不需拆卸零件，可在線(xiàn)進(jìn)行磨損測(cè)量；可以同時(shí)測(cè)量一個(gè)機(jī)器中幾個(gè)零部件表面的磨損量；該方法靈敏度高，用濃度測(cè)量法可達(dá)10-19，薄層示差法可達(dá)士015}tm:活化面積小，活化深度一般不超過(guò)200}tm，放射性活度很低，在使用時(shí)低于國(guó)家規(guī)定的安全值；此外該方法比常規(guī)方法所耗的費(fèi)用更低，試驗(yàn)時(shí)間明顯縮短，費(fèi)效比更合理從2 0世 紀(jì) 70年代開(kāi)始，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)TLA技術(shù)進(jìn)行了深入的開(kāi)發(fā)并成功地在商業(yè)領(lǐng)域中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，與此同時(shí)，發(fā)展中國(guó)家也在實(shí)驗(yàn)室里引進(jìn)了該技術(shù)對(duì)磨損腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行研究。薄層活化技術(shù)在測(cè)量和檢測(cè)由于磨損或腐蝕而導(dǎo)致材料剝落方面是一種非常有效的技術(shù)。作為在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，TLA能夠?qū)\(yùn)行的工業(yè)設(shè)備提供可靠的磨損或腐蝕評(píng)價(jià)，從而有助于增加各種機(jī)器、設(shè)備、技術(shù)工藝的壽命和可靠性。今后工作的一個(gè)重要方面就是要讓工業(yè)界能進(jìn)一步的了解到薄層活化法是一種安全、精確、實(shí)時(shí)、快速、費(fèi)效比合理的測(cè)量方法，通過(guò)該方法能夠解決他們長(zhǎng)期懸而未決的磨損腐蝕等問(wèn)題，使其生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)合理、安全、壽命長(zhǎng)的工業(yè)產(chǎn)品。

　　1.11 場(chǎng)圖像技術(shù)

　　場(chǎng)圖像技術(shù)（FSM）也有譯成“電指紋法”。通過(guò)在給定范圍進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)的電位測(cè)量，可對(duì)局部現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位。FSM的獨(dú)特之處在于將所有測(cè)量的電位同監(jiān)測(cè)的初始值相比較，這些初始值代表了部件最初的幾何形狀，可以將它看成部件的“指紋”，電指紋法名稱(chēng)即得名于此。與傳 統(tǒng) 的 腐蝕監(jiān)測(cè)方法（探針?lè)ǎ┫啾龋?/span>FSM在操作上沒(méi)有元件暴露在腐蝕、磨蝕、高溫和高壓環(huán)境中，沒(méi)有將雜物引入管道的危險(xiǎn)，不存在監(jiān)測(cè)部件損耗問(wèn)題，在進(jìn)行裝配或發(fā)生誤操作時(shí)沒(méi)有泄漏的危險(xiǎn)。運(yùn)用該方法對(duì)腐蝕速度的測(cè)量是在管道、罐或容器壁上進(jìn)行，而不用小探針或試片測(cè)試。其敏感性和靈活性要比大多數(shù)非破壞性試驗(yàn)《NDT）好。此外該技術(shù)還可以對(duì)不能觸及部位進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)，例如對(duì)具有輻射危害的核能發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備的危險(xiǎn)區(qū)域裂紋的監(jiān)測(cè)等。

　　1.12 恒電量技術(shù)

　　恒電量技術(shù)作為一種研究和評(píng)價(jià)鋼筋腐蝕的方法，在某些方面比傳統(tǒng)的方法具有優(yōu)勢(shì)，它有著快速、擾動(dòng)小、無(wú)損檢測(cè)和結(jié)果定量等優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)拉普拉斯或富立葉變換等時(shí)一頻變換技術(shù)從恒電量激勵(lì)下衰減信號(hào)的暫態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)得到電極系統(tǒng)的阻抗頻譜，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)量，因此是一種極具應(yīng)用潛力的腐蝕監(jiān)測(cè)方法

　　1.13光電化學(xué)方法技術(shù)

　　光電化學(xué)方法是一種原位研究方法，對(duì)于表征鈍化膜的光學(xué)和電子性質(zhì)、分析金屬相合金表面層的組成和結(jié)構(gòu)以及研究金屬腐蝕過(guò)程均有很好的效果作為一種在微米及納米尺度范圍內(nèi)研究光電活性材料及光誘導(dǎo)局部光電化學(xué)的新技術(shù)洲，激光掃描光電化學(xué)顯微技術(shù)的研究不僅豐富了人們從較微觀(guān)的角度對(duì)金屬氧化膜電極、半導(dǎo)體電極表面修飾及腐蝕過(guò)程等的認(rèn)識(shí)，而且也促進(jìn)了光電化學(xué)理論的發(fā)展與完善，預(yù)期今后該技術(shù)將在金屬鈍化膜的孔蝕及其破壞過(guò)程研究中有廣闊的應(yīng)用前景。

　　1.14 拉曼光譜

　　激光拉曼光譜在過(guò)去的近二十年中越來(lái)越廣泛地在金屬腐蝕研究領(lǐng)域被運(yùn)用，主要包括用電化學(xué)調(diào)制的原位表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）對(duì)一些重要的緩蝕劑體系的研究和用電化學(xué)調(diào)制的SERS、普通拉曼光譜以及其它的原位或準(zhǔn)原位拉曼光譜應(yīng)用形式對(duì)一些氧化或鈍化膜進(jìn)行表征和研究。Melendres曾就激光拉曼光譜在腐蝕和電催化中的應(yīng)用情況發(fā)表過(guò)評(píng)述。近幾年，拉曼光譜已被用于漆膜下金屬腐蝕產(chǎn)物的研究，研究大氣腐蝕、局部腐蝕以及測(cè)量氧化膜應(yīng)力的工作也正在探索和進(jìn)行中。這些多屬于非電化學(xué)調(diào)制的原位或準(zhǔn)原位的應(yīng)用形式。

 

信息來(lái)源：中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)