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金屬材料常用的腐蝕監檢測方法彙總

發布日期:2017-11-28 作者: 點擊:

當前我國金屬材料應用範圍極其廣泛,但金屬材料的腐蝕一直是金屬材料使用中的一大常見問題。在實際的生産實踐中應根據具體情況,依據可靠性和適用性的原則選擇合適的方法,從而達到高效、准確的檢驗目的。

  腐蝕檢測是對設備和構件的腐蝕狀態、速度以及某些與腐蝕相關的參數進行測量。其主要目的是:(1)確定系統的腐蝕狀況,給出明確的腐蝕診斷信息。(2)通過檢測結果制定維護和維修策略、調節生産操作參數,從而控制腐蝕的發生與發展,使設備處于良性運行狀態。

 腐蝕檢測的常用方法

  1.1電阻法

  電阻法測定金屬腐蝕速度,是根據金屬試樣由于腐蝕作用使橫截面積減小,從而導致電阻增大的原理。利用該原理己經研制出較多的電阻探針用于監測設備的腐蝕情況,是研究設備腐蝕的一種有效工具。運用該方法可以在設備運行過程中對設備的腐蝕狀況進行連續地監測,能准確地反映出設備運行各階段的腐蝕率及其變化,且能適用于各種不同的介質,不受介質導電率的影響,其使用溫度僅受制作材料的限制;它與失重法不同,不需要從腐蝕介質中取出試樣,也不必除去腐蝕産物;電阻法快速,靈敏,方便,可以監控腐蝕速度較大的生産設備的腐蝕。

  1.2 线性极化法

  線性極化法對腐蝕情況變化響應快,能獲得瞬間腐蝕速率,比較靈敏,可以及時地反映設備操作條件的變化,是一種非常適用于監測的方法。但它不適于在導電性差的介質中應用,這是由于當設備表面有一層致密的氧化膜或鈍化膜,甚至堆積有腐蝕産物時,將産生假電容而引起很大的誤差,甚至無法測量。此外,由線性極化法得到腐蝕速率的技術基礎是基于穩態條件,所測物體是均勻腐蝕或全面腐蝕,因此線性技術不能提供局部腐蝕的信息。在一些特殊的條件下檢測金屬腐蝕速率通常需要與其它測試方法進行比較以確保線性極化檢測技術的准確性。線性極化電阻法可以在線實時監測腐蝕率。

  1.3電位法

  作为一种腐蚀监测技术,电位监测有其明显优点:可以在不改变金属表面状态、不扰乱生产体系的条件下从生产装置本身得到快速响应,但它也能用来测量插入生产装置的试样。电位法己在阴极保护系统监测中应用多年,并被用于确定局部腐蚀发生的条件,但它不能反映腐蚀速率。这种方法与所有电化学测量技术一样,只适用于电解质体系,并且要求溶液中的腐蚀性物质有良好的分散能力,以使探测到的是整个装置的全面电位状态。应用 电 位 监测主要适用于以下几个领域:阴极保护和阳极保护、指示系统的活化-钝化行为、探测腐蚀的初期过程以及探测局部腐蚀

  1.4 磁阻法

  磁阻法即電感法:出現于九十年代,是通過檢測電磁場強度的變化來測試金屬試樣腐蝕減薄,該技術是挂片法的技術延伸和發展,其特點是測試敏感度高,適用于各種介質,壽命較短,可以實現在線腐蝕監測。

  1.5超聲波測厚法

  超聲波測厚法是利用壓電換能器産生的高頻聲波穿過材料,測量回聲返回探頭的時間或記錄産生共鳴時聲波的振幅作爲訊號,來檢測缺陷或測量壁厚。一般采用示波器或曲線記錄儀顯示接受到的訊號,比較先進的儀器則可以直接顯示缺陷,或給出厚度的數值。超聲波法廣泛地用于檢測化工設備內部的缺陷、腐蝕損傷以及測量設備和管道的壁厚。超聲波測厚法可以對運轉中的設備反複進行測量,但是難以獲得足夠的靈敏度來跟蹤記錄腐蝕速度的變化。

  1.6 电化学阻抗谱

  电化学阻抗谱(EIS)优于其它暂态技术的一个特点是,只需对处于稳态的体系施加一个无限小的正弦波扰动,这对于研究电极上的薄膜,如修饰电极和电化学沉积膜的现场研究十分重要,因为这种测量不会导致膜结构发生大的变化。此外,EIS的应用频率范围广(10-2-105 Hz),可同时测量电极过程的动力学参数和传质参数,并可通过详细的理论模型或经验的等效电路,即用理想元件(如电阻和电容等)来表示体系的法拉第过程、空间电荷以及电子和离子的传导过程,说明非均态物质的微观性质分布,因此,EIS现己成为研究电化学体系和腐蚀体系的一种有效的方法。自从Bard于1982年首次将EIS引入导电高分子的研究领域以来,许多学者应用EIS对各类导电高分子体系进行了广泛的研究。对 于 高 阻电解液及范围广泛的许多介质条件该技术有较大可靠性。在较宽的频率范围内测量交流阻抗需要时间很长,这样就很难做到实时监测腐蚀速率,不适合于实际的现场腐蚀监测。为了克服这个缺点,人们针对大多数腐蚀体系的阻抗特点,通过适当选择两个频率,监测金属的腐蚀速率,设计和制造了自动交流腐蚀监控器。

  1.7氫探頭檢測技術

  因氫是腐蝕反應的産物,所以可甩氫探頭進行測量。産生的原子氫通過金屬進行擴散,最後在腔內結合成分子氫。氫氣壓的上升可以作爲腐蝕速率的標志。雖然原理是對的,但實踐經驗表明這類系統也不是沒有問題的。

  1.8漏磁檢測技術

  智能清管器是裝有測量儀器並沿管線內部前進的運行工具。將一強磁場加到測量管線上,沿管線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,探測元件得不到任何響應,但碰到金屬損失區域時,均勻的磁力線分布圖形受到了幹擾,同時測到了信號。利用智能清管器可檢查管線內、外表面的疵病情況。

  1.9電化學噪聲技術

  电化学噪声(Electrochemicaln oise,简称EN)是指电化学动力系统中, 其电化学状态参量(如:电极电位、外测电流密度等)的随机非平衡波动现象。这种噪声产生于电化学系统的本身,而不是来源于控制仪器的噪音或是其它的外来干扰。1968年Iverson首次记录了腐蚀金属电极的电位波动现象,电化学噪声技术作为一门新兴的实验手段在腐蚀与防护科学领域得到了长足的发展。电化 学 噪 声技术是一种原位无损的监测技术,在测量过程中无须对被测电极施加可能改变腐蚀电极腐蚀过程的外界扰动;该技术无须预先建立被测体系的电极过程模型:另外,该技术无须满足阻纳的3个基本条件,而且可以实现远距离监测。电化学噪声技术可以监测诸如均一腐蚀、孔蚀、裂蚀、应力腐蚀开裂多种类型的腐蚀,并且能够判断金属腐蚀的类型。Hladky等人的研究指出,裂蚀和孔蚀的电位噪声有着明显的区别,即孔蚀是连续发生的,而裂蚀是有周期性且在一定的频率下发生;并且裂蚀优先于孔蚀,一旦裂蚀开始,孔蚀则停止进行。然而迄今为止,它的产生机理仍不完全清楚,它的处理方法仍存在欠缺。因此,寻求更先进的数据解析方法己成为当前电化学噪声技术的一个关键问题。结合当今微观世界的最新研究成果来分析电化学噪声的产生机理,以及结合非线性数学理论(如:分形理论)来描述电化学噪声的特征都可能代表了电化学噪声技术将来的研究方向。

  1.10薄層活化技術

  当难以接触到被测表面或被测表面被重叠结构遮盖时,带电粒子活化或中子活化等核反应方法就成为监测磨损腐蚀的强有力的工具。薄层活化方法(TLA)是一种先进的磨损测量技术,在现代工业中的应用越来越广。同常规的磨损测量方法相比,薄层活化法是非接触式无损远程监测磨损、腐蚀和冲蚀等材料表面的剥蚀,不需拆卸零件,可在线进行磨损测量;可以同时测量一个机器中几个零部件表面的磨损量;该方法灵敏度高,用浓度测量法可达10-19,薄层示差法可达士015}tm:活化面积小,活化深度一般不超过200}tm,放射性活度很低,在使用时低于国家规定的安全值;此外该方法比常规方法所耗的费用更低,试验时间明显缩短,费效比更合理从2 0世 纪 70年代开始,美国、英国、德国、日本等发达国家对TLA技术进行了深入的开发并成功地在商业领域中进行了推广应用,与此同时,发展中国家也在实验室里引进了该技术对磨损腐蚀现象进行研究。薄层活化技术在测量和检测由于磨损或腐蚀而导致材料剥落方面是一种非常有效的技术。作为在线腐蚀监测技术,TLA能够对运行的工业设备提供可靠的磨损或腐蚀评价,从而有助于增加各种机器、设备、技术工艺的寿命和可靠性。今后工作的一个重要方面就是要让工业界能进一步的了解到薄层活化法是一种安全、精确、实时、快速、费效比合理的测量方法,通过该方法能够解决他们长期悬而未决的磨损腐蚀等问题,使其生产出结构合理、安全、寿命长的工业产品。

  1.11 场图像技术

  场图像技术(FSM)也有译成“电指纹法”。通过在给定范围进行相应次数的电位测量,可对局部现象进行监测和定位。FSM的独特之处在于将所有测量的电位同监测的初始值相比较,这些初始值代表了部件最初的几何形状,可以将它看成部件的“指纹”,电指纹法名称即得名于此。与传 统 的 腐蚀监测方法(探针法)相比,FSM在操作上没有元件暴露在腐蚀、磨蚀、高温和高压环境中,没有将杂物引入管道的危险,不存在监测部件损耗问题,在进行装配或发生误操作时没有泄漏的危险。运用该方法对腐蚀速度的测量是在管道、罐或容器壁上进行,而不用小探针或试片测试。其敏感性和灵活性要比大多数非破坏性试验《NDT)好。此外该技术还可以对不能触及部位进行腐蚀监测,例如对具有辐射危害的核能发电厂设备的危险区域裂纹的监测等。

  1.12 恒电量技术

  恒電量技術作爲一種研究和評價鋼筋腐蝕的方法,在某些方面比傳統的方法具有優勢,它有著快速、擾動小、無損檢測和結果定量等優點,而且通過拉普拉斯或富立葉變換等時一頻變換技術從恒電量激勵下衰減信號的暫態響應曲線得到電極系統的阻抗頻譜,可以實現實時在線測量,因此是一種極具應用潛力的腐蝕監測方法

  1.13光電化學方法技術

  光電化學方法是一種原位研究方法,對于表征鈍化膜的光學和電子性質、分析金屬相合金表面層的組成和結構以及研究金屬腐蝕過程均有很好的效果作爲一種在微米及納米尺度範圍內研究光電活性材料及光誘導局部光電化學的新技術洲,激光掃描光電化學顯微技術的研究不僅豐富了人們從較微觀的角度對金屬氧化膜電極、半導體電極表面修飾及腐蝕過程等的認識,而且也促進了光電化學理論的發展與完善,預期今後該技術將在金屬鈍化膜的孔蝕及其破壞過程研究中有廣闊的應用前景。

  1.14 拉曼光谱

  激光拉曼光譜在過去的近二十年中越來越廣泛地在金屬腐蝕研究領域被運用,主要包括用電化學調制的原位表面增強拉曼散射(SERS)對一些重要的緩蝕劑體系的研究和用電化學調制的SERS、普通拉曼光譜以及其它的原位或准原位拉曼光譜應用形式對一些氧化或鈍化膜進行表征和研究。Melendres曾就激光拉曼光譜在腐蝕和電催化中的應用情況發表過評述。近幾年,拉曼光譜已被用于漆膜下金屬腐蝕産物的研究,研究大氣腐蝕、局部腐蝕以及測量氧化膜應力的工作也正在探索和進行中。這些多屬于非電化學調制的原位或准原位的應用形式。


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