貴州材料檢測之金屬材料常用的腐蝕監(jiān)檢測方法匯總

貴州材料檢測之金屬材料常用的腐蝕監(jiān)檢測方法匯總

　　當(dāng)前我國金屬材料應(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問題。貴州材料檢測在實際的生產(chǎn)實踐中應(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?zāi)康摹?/p>

　　腐蝕檢測是對設(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）通過檢測結(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)備處于良性運行狀態(tài)。

　　了解金屬材料

　　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(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)測設(shè)備的腐蝕情況，是研究設(shè)備腐蝕的一種有效工具。運用該方法可以在設(shè)備運行過程中對設(shè)備的腐蝕狀況進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測，能準(zhǔn)確地反映出設(shè)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(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 線性極化法

　　線性極化法對腐蝕情況變化響應(yīng)快，能獲得瞬間腐蝕速率，比較靈敏，可以及時地反映設(shè)備操作條件的變化，是一種非常適用于監(jiān)測的方法。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，將產(chǎn)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(shù)基礎(chǔ)是基于穩(wěn)態(tài)條件，所測物體是均勻腐蝕或全面腐蝕，因此線性技術(shù)不能提供局部腐蝕的信息。在一些特殊的條件下檢測金屬腐蝕速率通常需要與其它測試方法進(jìn)行比較以確保線性極化檢測技術(shù)的準(zhǔn)確性。線性極化電阻法可以在線實時監(jiān)測腐蝕率。

　　1.3電位法

　　作為一種腐蝕監(jiān)測技術(shù)，電位監(jiān)測有其明顯優(yōu)點：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)，但它也能用來測量插入生產(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，以使探測到的是整個裝置的全面電位狀態(tài)。應(yīng)用 電 位 監(jiān)測主要適用于以下幾個領(lǐng)域：陰極保護(hù)和陽極保護(hù)、指示系統(tǒng)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(xiàn)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(shù)是掛片法的技術(shù)延伸和發(fā)展，其特點是測試敏感度高，適用于各種介質(zhì)，壽命較短，可以實現(xiàn)在線腐蝕監(jiān)測。

　　1.5超聲波測厚法

　　超聲波測厚法是利用壓電換能器產(chǎn)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(chǎn)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(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化工設(shè)備內(nèi)部的缺陷、腐蝕損傷以及測量設(shè)備和管道的壁厚。超聲波測厚法可以對運轉(zhuǎn)中的設(shè)備反復(fù)進(jìn)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(xué)阻抗譜

　　電化學(xué)阻抗譜（EIS）優(yōu)于其它暫態(tài)技術(shù)的一個特點是，只需對處于穩(wěn)態(tài)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(xué)沉積膜的現(xiàn)場研究十分重要，因為這種測量不會導(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），可同時測量電極過程的動力學(xué)參數(shù)和傳質(zhì)參數(shù)，并可通過詳細(xì)的理論模型或經(jīng)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(dǎo)過程，說明非均態(tài)物質(zhì)的微觀性質(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，許多學(xué)者應(yīng)用EIS對各類導(dǎo)電高分子體系進(jìn)行了廣泛的研究。對 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)測量交流阻抗需要時間很長，這樣就很難做到實時監(jiān)測腐蝕速率，不適合于實際的現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測。為了克服這個缺點，人們針對大多數(shù)腐蝕體系的阻抗特點，通過適當(dāng)選擇兩個頻率，監(jiān)測金屬的腐蝕速率，設(shè)計和制造了自動交流腐蝕監(jiān)控器。

　　1.7氫探頭檢測技術(shù)

　　因氫是腐蝕反應(yīng)的產(chǎn)物，所以可甩氫探頭進(jìn)行測量。產(chǎn)生的原子氫通過金屬進(jìn)行擴散，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。雖然原理是對的，但實踐經(jīng)驗表明這類系統(tǒng)也不是沒有問題的。

　　1.8漏磁檢測技術(shù)

　　智能清管器是裝有測量儀器并沿管線內(nèi)部前進(jìn)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(yīng)，但碰到金屬損失區(qū)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(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，簡稱EN）是指電化學(xué)動力系統(tǒng)中， 其電化學(xué)狀態(tài)參量（如：電極電位、外測電流密度等）的隨機非平衡波動現(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(xiàn)象，電化學(xué)噪聲技術(shù)作為一門新興的實驗手段在腐蝕與防護(hù)科學(xué)領(lǐng)域得到了長足的發(fā)展。電化 學(xué) 噪 聲技術(shù)是一種原位無損的監(jiān)測技術(shù)，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(shù)無須預(yù)先建立被測體系的電極過程模型：另外，該技術(shù)無須滿足阻納的3個基本條件，而且可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測。電化學(xué)噪聲技術(shù)可以監(jiān)測諸如均一腐蝕、孔蝕、裂蝕、應(yīng)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(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，一旦裂蝕開始，孔蝕則停止進(jìn)行。然而迄今為止，它的產(chǎn)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(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)的一個關(guān)鍵問題。結(jié)合當(dāng)今微觀世界的最新研究成果來分析電化學(xué)噪聲的產(chǎn)生機理，以及結(jié)合非線性數(shù)學(xué)理論（如：分形理論）來描述電化學(xué)噪聲的特征都可能代表了電化學(xué)噪聲技術(shù)將來的研究方向。

　　1.10薄層活化技術(shù)

　　當(dāng)難以接觸到被測表面或被測表面被重疊結(jié)構(gòu)遮蓋時，帶電粒子活化或中子活化等核反應(yīng)方法就成為監(jiān)測磨損腐蝕的強有力的工具。薄層活化方法（TLA）是一種先進(jìn)的磨損測量技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣。同常規(guī)的磨損測量方法相比，薄層活化法是非接觸式無損遠(yuǎn)程監(jiān)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(jìn)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(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200}tm，放射性活度很低，在使用時低于國家規(guī)定的安全值；此外該方法比常規(guī)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(jì) 70年代開始，美國、英國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家對TLA技術(shù)進(jìn)行了深入的開發(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，發(fā)展中國家也在實驗室里引進(jìn)了該技術(shù)對磨損腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行研究。薄層活化技術(shù)在測量和檢測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)。作為在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)，TLA能夠?qū)\行的工業(yè)設(shè)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(shè)備、技術(shù)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(yè)界能進(jìn)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(chǎn)出結(jié)構(gòu)合理、安全、壽命長的工業(yè)產(chǎn)品。

　　1.11 場圖像技術(shù)

　　場圖像技術(shù)（FSM）也有譯成“電指紋法”。通過在給定范圍進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)的電位測量，可對局部現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測和定位。FSM的獨特之處在于將所有測量的電位同監(jiān)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(tǒng) 的 腐蝕監(jiān)測方法（探針法）相比，F(xiàn)SM在操作上沒有元件暴露在腐蝕、磨蝕、高溫和高壓環(huán)境中，沒有將雜物引入管道的危險，不存在監(jiān)測部件損耗問題，在進(jìn)行裝配或發(fā)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(jìn)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(shù)非破壞性試驗《NDT）好。此外該技術(shù)還可以對不能觸及部位進(jìn)行腐蝕監(jiān)測，例如對具有輻射危害的核能發(fā)電廠設(shè)備的危險區(qū)域裂紋的監(jiān)測等。

　　1.12 恒電量技術(shù)

　　恒電量技術(shù)作為一種研究和評價鋼筋腐蝕的方法，在某些方面比傳統(tǒng)的方法具有優(yōu)勢，它有著快速、擾動小、無損檢測和結(jié)果定量等優(yōu)點，而且通過拉普拉斯或富立葉變換等時一頻變換技術(shù)從恒電量激勵下衰減信號的暫態(tài)響應(yīng)曲線得到電極系統(tǒng)的阻抗頻譜，可以實現(xiàn)實時在線測量，因此是一種極具應(yīng)用潛力的腐蝕監(jiān)測方法

　　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的角度對金屬氧化膜電極、半導(dǎo)體電極表面修飾及腐蝕過程等的認(rèn)識，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程研究中有廣闊的應(yīng)用前景。

　　1.14 拉曼光譜

　　貴州材料檢測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(lǐng)域被運用，主要包括用電化學(xué)調(diào)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(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)表過評述。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。