金属腐蚀检测的常用方法汇总

⾦属腐蚀检测的常⽤⽅法汇总
当前我国⾦属材料应⽤范围极其⼴泛,但⾦属材料的腐蚀⼀直是⾦属材料使⽤中的⼀⼤常见问题。在实际的⽣产实践中应根据具体情况,依据可靠性和适⽤性的原则选择合适的⽅法,从⽽达到⾼效、准确的检验⽬的。
陆征祥腐蚀检测是对设备和构件的腐蚀状态、速度以及某些与腐蚀相关的参数进⾏测量
其主要⽬的是:
(1)确定系统的腐蚀状况,给出明确的腐蚀诊断信息。
(2)通过检测结果制定维护和维修策略、调节⽣产操作参数,从⽽控制腐蚀的发⽣与发展,使设备处于良性运⾏状态。
腐蚀检测的常⽤⽅法
1 电阻法
电阻法测定⾦属腐蚀速度,是根据⾦属试样由于腐蚀作⽤使横截⾯积减⼩,从⽽导致电阻增⼤的原理。利⽤该原理⼰经研制出较多的电阻探针⽤于监测设备的腐蚀情况,是研究设备腐蚀的⼀种有效⼯具。
运⽤该⽅法可以在设备运⾏过程中对设备的腐蚀状况进⾏连续地监测,能准确地反映出设备运⾏各阶段的腐蚀率及其变化,且能适⽤于各种不同的介质,不受介质导电率的影响,其使⽤温度仅受制作材料的限制;它与失重法不同,不需要从腐蚀介质中取出试样,也不必除去腐蚀产物;电阻法快速,灵敏,⽅便,可以监控腐蚀速度较⼤的⽣产设备的腐蚀。
2 线性极化法
线性极化法对腐蚀情况变化响应快,能获得瞬间腐蚀速率,⽐较灵敏,可以及时地反映设备操作条件的变化,是⼀种⾮常适⽤于监测的⽅法。
但它不适于在导电性差的介质中应⽤,这是由于当设备表⾯有⼀层致密的氧化膜或钝化膜,甚⾄堆积有腐蚀产物时,将产⽣假电容⽽引起很⼤的误差,甚⾄⽆法测量。
裆部
此外,由线性极化法得到腐蚀速率的技术基础是基于稳态条件,所测物体是均匀腐蚀或全⾯腐蚀,因此线性技术不能提供局部腐蚀的信息。在⼀些特殊的条件下检测⾦属腐蚀速率通常需要与其它测试⽅法进⾏⽐较以确保线性极化检测技术的准确性。
线性极化电阻法可以在线实时监测腐蚀率。
3 电位法
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。上海杨丽玲
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。
4 磁阻法
磁阻法即电感法:出现于九⼗年代,是通过检测电磁场强度的变化来测试⾦属试样腐蚀减薄,该技术是挂⽚法的技术延伸和发展,其特点是测试敏感度⾼,适⽤于各种介质,寿命较短,可以实现在线腐蚀监测。
伸和发展,其特点是测试敏感度⾼,适⽤于各种介质,寿命较短,可以实现在线腐蚀监测。
5 超声波测厚法
超声波测厚法是利⽤压电换能器产⽣的⾼频声波穿过材料,测量回声返回探头的时间或记录产⽣共鸣时声波的振幅作为讯号,来检测缺陷或测量壁厚。⼀般采⽤⽰波器或曲线记录仪显⽰接受到的讯号,⽐较先进的仪器则可以直接显⽰缺陷,或给出厚度的数值。
超声波法⼴泛地⽤于检测化⼯设备内部的缺陷、腐蚀损伤以及测量设备和管道的壁厚。
超声波测厚法可以对运转中的设备反复进⾏测量,但是难以获得⾜够的灵敏度来跟踪记录腐蚀速度的变化。
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(10-2-105Hz),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。
7 氢探头检测技术
因氢是腐蚀反应的产物,所以可甩氢探头进⾏测量。产⽣的原⼦氢通过⾦属进⾏扩散,最后在腔内结合成分⼦氢。氢⽓压的上升可以作为腐蚀速率的标志。虽然原理是对的,但实践经验表明这类系统也不是没有问题的。
食品科学8 漏磁检测技术
诸病源侯论智能清管器是装有测量仪器并沿管线内部前进的运⾏⼯具。将⼀强磁场加到测量管线上,沿管线表⾯检查漏磁特性的各种异常情况。在具有均匀壁厚的管中,探测元件得不到任何响应,但碰到⾦属损失区域时,均匀的磁⼒线分布图形受到了⼲扰,同时测到了信号。利⽤智能清管器可检查管线内、外表⾯的疵病情况。
9 电化学噪声技术
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。
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。
10 薄层活化技术
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,活化⾯积⼩,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20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。
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。
钻采工艺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。
12 恒电量技术
恒电量技术作为⼀种研究和评价钢筋腐蚀的⽅法,在某些⽅⾯⽐传统的⽅法具有优势,它有着快速、扰动⼩、⽆损检测和结果定量等优点,⽽且通过拉普拉斯或富⽴叶变换等时⼀频变换技术从恒电量激励下衰减信号的暂态响应曲线得到电极系统的阻抗频谱,可以实现实时在线测量,因此是⼀种极具应⽤潜⼒的腐蚀监测⽅法。
13 光电化学⽅法技术
光电化学⽅法是⼀种原位研究⽅法,对于表征钝化膜的光学和电⼦性质、分析⾦属相合⾦表⾯层的组成和结构以及研究⾦属腐蚀过程均有很好的效果作为⼀种在微⽶及纳⽶尺度范围内研究光电活性材料及光诱导局部光电化学的新技术洲,激光扫描光电化学显微技术的研究不仅丰富了⼈们从较微观的⾓度对⾦属氧化膜电极、半导体电极表⾯修饰及腐蚀过程等的认识,⽽且也促进了光电化学理论的发展与完善,预期今后该技术将在⾦属钝化膜的孔蚀及其破坏过程研究中有⼴阔的应⽤前景。
14 拉曼光谱
激光拉曼光谱在过去的近⼆⼗年中越来越⼴泛地在⾦属腐蚀研究领域被运⽤,主要包括⽤电化学调制的原位表⾯增强拉曼散射(SERS)对⼀些重要的缓蚀剂体系的研究和⽤电化学调制的SERS、普通拉曼光谱以及其它的原位或准原位拉
曼散射(SERS)对⼀些重要的缓蚀剂体系的研究和⽤电化学调制的SERS、普通拉曼光谱以及其它的原位或准原位拉曼光谱应⽤形式对⼀些氧化或钝化膜进⾏表征和研究。Melendres曾就激光拉曼光谱在腐蚀和电催化中的应⽤情况发表过评述。
近⼏年,拉曼光谱已被⽤于漆膜下⾦属腐蚀产物的研究,研究⼤⽓腐蚀、局部腐蚀以及测量氧化膜应⼒的⼯作也正在探索和进⾏中。这些多属于⾮电化学调制的原位或准原位的应⽤形式。

本文发布于:2024-09-21 21:42:39,感谢您对本站的认可!

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