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金屬材料常用的腐蝕監檢測方法匯總

發布日期:2017-11-28 作者: 點擊:

當前我國金屬材料應用范圍極其廣泛,但金屬材料的腐蝕一直是金屬材料使用中的一大常見問題。在實際的生產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、準確的檢驗目的。

  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、調節生產操作參數,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,能準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,也不必除去腐蝕產物;電阻法快速,靈敏,方便,可以監控腐蝕速度較大的生產設備的腐蝕。

  1.2 線性極化法

  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,甚至堆積有腐蝕產物時,將產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準確性。線性極化電阻法可以在線實時監測腐蝕率。

  1.3電位法

  作為一種腐蝕監測技術,電位監測有其明顯優點:可以在不改變金屬表面狀態、不擾亂生產體系的條件下從生產裝置本身得到快速響應,但它也能用來測量插入生產裝置的試樣。電位法己在陰極保護系統監測中應用多年,并被用于確定局部腐蝕發生的條件,但它不能反映腐蝕速率。這種方法與所有電化學測量技術一樣,只適用于電解質體系,并且要求溶液中的腐蝕性物質有良好的分散能力,以使探測到的是整個裝置的全面電位狀態。應用 電 位 監測主要適用于以下幾個領域:陰極保護和陽極保護、指示系統的活化-鈍化行為、探測腐蝕的初期過程以及探測局部腐蝕

  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,該技術是掛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產生的高頻聲波穿過材料,測量回聲返回探頭的時間或記錄產生共鳴時聲波的振幅作為訊號,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復進行測量,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 電化學阻抗譜

  電化學阻抗譜(EIS)優于其它暫態技術的一個特點是,只需對處于穩態的體系施加一個無限小的正弦波擾動,這對于研究電極上的薄膜,如修飾電極和電化學沉積膜的現場研究十分重要,因為這種測量不會導致膜結構發生大的變化。此外,EIS的應用頻率范圍廣(10-2-105 Hz),可同時測量電極過程的動力學參數和傳質參數,并可通過詳細的理論模型或經驗的等效電路,即用理想元件(如電阻和電容等)來表示體系的法拉第過程、空間電荷以及電子和離子的傳導過程,說明非均態物質的微觀性質分布,因此,EIS現己成為研究電化學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引入導電高分子的研究領域以來,許多學者應用EIS對各類導電高分子體系進行了廣泛的研究。對 于 高 阻電解液及范圍廣泛的許多介質條件該技術有較大可靠性。在較寬的頻率范圍內測量交流阻抗需要時間很長,這樣就很難做到實時監測腐蝕速率,不適合于實際的現場腐蝕監測。為了克服這個缺點,人們針對大多數腐蝕體系的阻抗特點,通過適當選擇兩個頻率,監測金屬的腐蝕速率,設計和制造了自動交流腐蝕監控器。

  1.7氫探頭檢測技術

  因氫是腐蝕反應的產物,所以可甩氫探頭進行測量。產生的原子氫通過金屬進行擴散,最后在腔內結合成分子氫。氫氣壓的上升可以作為腐蝕速率的標志。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并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干擾,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

  電化學噪聲(Electrochemicaln oise,簡稱EN)是指電化學動力系統中, 其電化學狀態參量(如:電極電位、外測電流密度等)的隨機非平衡波動現象。這種噪聲產生于電化學系統的本身,而不是來源于控制儀器的噪音或是其它的外來干擾。1968年Iverson首次記錄了腐蝕金屬電極的電位波動現象,電化學噪聲技術作為一門新興的實驗手段在腐蝕與防護科學領域得到了長足的發展。電化 學 噪 聲技術是一種原位無損的監測技術,在測量過程中無須對被測電極施加可能改變腐蝕電極腐蝕過程的外界擾動;該技術無須預先建立被測體系的電極過程模型:另外,該技術無須滿足阻納的3個基本條件,而且可以實現遠距離監測。電化學噪聲技術可以監測諸如均一腐蝕、孔蝕、裂蝕、應力腐蝕開裂多種類型的腐蝕,并且能夠判斷金屬腐蝕的類型。Hladky等人的研究指出,裂蝕和孔蝕的電位噪聲有著明顯的區別,即孔蝕是連續發生的,而裂蝕是有周期性且在一定的頻率下發生;并且裂蝕優先于孔蝕,一旦裂蝕開始,孔蝕則停止進行。然而迄今為止,它的產生機理仍不完全清楚,它的處理方法仍存在欠缺。因此,尋求更先進的數據解析方法己成為當前電化學噪聲技術的一個關鍵問題。結合當今微觀世界的最新研究成果來分析電化學噪聲的產生機理,以及結合非線性數學理論(如:分形理論)來描述電化學噪聲的特征都可能代表了電化學噪聲技術將來的研究方向。

  1.10薄層活化技術

  當難以接觸到被測表面或被測表面被重疊結構遮蓋時,帶電粒子活化或中子活化等核反應方法就成為監測磨損腐蝕的強有力的工具。薄層活化方法(TLA)是一種先進的磨損測量技術,在現代工業中的應用越來越廣。同常規的磨損測量方法相比,薄層活化法是非接觸式無損遠程監測磨損、腐蝕和沖蝕等材料表面的剝蝕,不需拆卸零件,可在線進行磨損測量;可以同時測量一個機器中幾個零部件表面的磨損量;該方法靈敏度高,用濃度測量法可達10-19,薄層示差法可達士015}tm:活化面積小,活化深度一般不超過200}tm,放射性活度很低,在使用時低于國家規定的安全值;此外該方法比常規方法所耗的費用更低,試驗時間明顯縮短,費效比更合理從2 0世 紀 70年代開始,美國、英國、德國、日本等發達國家對TLA技術進行了深入的開發并成功地在商業領域中進行了推廣應用,與此同時,發展中國家也在實驗室里引進了該技術對磨損腐蝕現象進行研究。薄層活化技術在測量和檢測由于磨損或腐蝕而導致材料剝落方面是一種非常有效的技術。作為在線腐蝕監測技術,TLA能夠對運行的工業設備提供可靠的磨損或腐蝕評價,從而有助于增加各種機器、設備、技術工藝的壽命和可靠性。今后工作的一個重要方面就是要讓工業界能進一步的了解到薄層活化法是一種安全、精確、實時、快速、費效比合理的測量方法,通過該方法能夠解決他們長期懸而未決的磨損腐蝕等問題,使其生產出結構合理、安全、壽命長的工業產品。

  1.11 場圖像技術

  場圖像技術(FSM)也有譯成“電指紋法”。通過在給定范圍進行相應次數的電位測量,可對局部現象進行監測和定位。FSM的獨特之處在于將所有測量的電位同監測的初始值相比較,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”,電指紋法名稱即得名于此。與傳 統 的 腐蝕監測方法(探針法)相比,FSM在操作上沒有元件暴露在腐蝕、磨蝕、高溫和高壓環境中,沒有將雜物引入管道的危險,不存在監測部件損耗問題,在進行裝配或發生誤操作時沒有泄漏的危險。運用該方法對腐蝕速度的測量是在管道、罐或容器壁上進行,而不用小探針或試片測試。其敏感性和靈活性要比大多數非破壞性試驗《NDT)好。此外該技術還可以對不能觸及部位進行腐蝕監測,例如對具有輻射危害的核能發電廠設備的危險區域裂紋的監測等。

  1.12 恒電量技術

  恒電量技術作為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為一種在微米及納米尺度范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,預期今后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 拉曼光譜

  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準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產物的研究,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準原位的應用形式。


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