常用金属腐蚀监测技术

常用金属腐蚀监测技术

腐蚀监测被认为是实现现代工业文明生产的重要手段.腐蚀监测技术是由实验室腐蚀试验方法和设备的无损检测技术发展而来的,其目的在于揭示腐蚀过程以及了解腐蚀控制的应用情况和控制效果.传统的腐蚀监测主要是在停车检修期间安装和取出挂片进行检测达到监测目的,检测方法如失重法.失重试验是最古老的腐蚀试验方法.它通过称取试验片暴露在测试环境前后重量的变化来计算金属表面的平均失重量.它的优点是可以提供如:腐蚀率、腐蚀类型、腐蚀产物的情况以及焊接腐蚀和应力腐蚀等较多的信息,但缺点是需破坏材料的结构,试验时间长,而且得到的结果往往是整个试验周期中产生腐蚀的总和,不适于现场使用.因此长期以来失重法只用于实验室或者暴露场的暴露试验.

现代的腐蚀监测实践经验大部分来自化学、石油化学、炼油、动力等工业,在这些工业中,腐蚀行为可以通过各种方法监测如超声波法、声发射法、电位法、电阻法、线性极化法、电偶法、电位监测法、射线技术及各种探针技术.近年来出现的新的监测技术有交流阻抗技术、恒电量技术、电化学噪声技术和超声波测量技术等.

电化学测试方法是一种比较好的无损检测方法.当0 1μA/cm2的自然腐蚀电流流经1h而生成的锈蚀产物约为1 04×104mg/cm2.如果用失重法,即使不考虑除锈技术上的困难,测量出这样小的重量变化也很困难.而用电化学方法却很容易,它的主要优点是,能够快速响应,所得信息常常能与实验室中的背景研究直接联系,更有可能利用探测器来判断生产装置的腐蚀行为,增加了诊断的可靠性,有助于选择补救措施或控制系统.本文重点讨论了电化学方法,主要有:电阻法(ER),电化学噪声技术(ECN),交流阻抗技术(EIS),线形极化法(LPR)和恒电量技术.

常用金属腐蚀监测技术：

第1种

方法：极化阻力法

检测原理：用两电极或三电极探头，通过电化学极化阻力法测定腐蚀速度。

应用情况：在有适当电导的工艺物料中对大多数工程金属和合金适用。经常使用。

测量装置：Magna,Petrolite和Waverley提供各种型号仪表。手提式仪器价值在300-700英磅之间，可带价值2000英磅以上较复杂的自动及记录装置。工业探头一般约200英镑，包括电缆及其他附件。可以制成实质上稳定可靠的组件。

第2种

方法：电阻法

检测原理：通过正在腐蚀的金属元件的电阻变化对金属损失进行累积测量。可以计算出腐蚀速度。

应用情况：适用于液相和蒸汽相中的大多数工程金属和合金。其测量与工艺物料的导电性无关。经常使用。

测量装置：Nalfloc制造仪表及探头。仪表由BASEEFA证明稳定可靠。商标牌号为Corrosometer的腐蚀仪可由Magna提供。手提式仪器大约800英镑，有各种型号，可处理12个探头，可带价值约9000英镑的记录装置。探头价值一般为100-300英镑。

第3种

方法：电位监测法

检测原理：测量被监测的金属或合金（最好是生产装置本身）相对于参比电极的电位变化。应用情况：根据特性电位区的特征说明生产装置的腐蚀状态（比如是活态、钝态、孔蚀还是应力腐蚀破裂）。可直接测定生产装置的行为。用途适中。

测量装置：可用一个输入阻抗约10MΩ、满刻度量程0.5-2V的简单电压表进行测量.典型的电压表价格为260英镑和260英镑以上。金属电极可以单独设计或者像参比电极那样改制成腐蚀探头。参比电极材料通常是白金、不锈钢和Ag-AgCl。

第4种

方法：腐蚀挂片试验法

检测原理：经过一已知的曝露期后，根据试样失重或增重测量平均腐蚀速度。

应用情况：当腐蚀是以稳定的速度进行时非常满意。在禁用电气仪表的危险地带有用处。是一种费用中等的腐蚀监测方法。可说明腐蚀的类型。使用非常频繁。

测量装置：放入管路和容器内的腐蚀短管和金属试样容易安装。此法劳动强度大。加工试样的费用视材料而变化。碳钢每片2英镑，各种高合金每片3英镑。

第5种

方法：分析法1

检测原理：测量腐蚀下来的金属离子浓度或缓蚀剂浓度。

应用情况：可用来逐一鉴别正在腐蚀的设备。只有中等程度的用途。

测量装置：需要范围广泛的分析化学方法，但是对特定离子敏感的专门的离子电极很有用。各种电极一般为200-250英镑。各种直读式仪表在700和1000英镑之间。

第6种

方法：分析法2

检测原理：测量工艺介质的pH值

应用情况：监测诸如废液pH的变化。废液的酸性可引起严重腐蚀。应用非常频繁。

测量装置：从科学仪器供应商店很容易买到各种标准的pH计，价格100英镑和100英镑以上。耐用的电极如锑、白金、钨常常优于通常的玻璃电极。固体的Ag/AgCl参比电极在某些混杂体系中也具有类似的优点。

第7种

方法：分析法3

检测原理：测量工艺物流中的氧浓度

应用情况：一般通过氧吸收器控制氧含量以减轻腐蚀。用途适中。

测量装置：通常属于电化学类型，采用浸入到液相或气相物料中的电极，一般可在腐蚀控制和水处理部门得到。

第8种

方法：辐射显示法

检测原理：通过射线穿透作用和在膜上的探测，检查缺陷和裂纹。

应用情况：特别适用于探测焊缝缺陷。广泛应用。

测量装置：X射线设备价值约5000英镑。r射线源在500-2000英镑之间。但需要专门的知识并需小心处理。简单的工作可以包出去，当底片数量合理时，大约第张底片3英镑。

第9种

方法：超声波法

检测原理：通过对超声波的反射变化，检测金属厚度和是否存在裂纹、空洞等。

应用情况：普通用作金属厚度或裂纹显示的检查工具、广泛应用。

测量装置：简单的基本设备价值1000英镑，或带较复杂的、价值达4000英镑的仪器。简单的工作可承包出去，当工作量适中且路费等较少时，每小时约5英镑。

第10种

方法：涡流法

检测原理：用一个电磁探头对表面进行扫描。

应用情况：探测表面缺陷，如裂纹和坑。广泛应用。

测量装置：基本设备约500英镑，但较为多用途的仪器价值达30000英镑。

第11种

方法：经外成像（热象显示）

检测原理：用局部表面温度或表面温度图像指示物体物理状态。

应用情况：用于耐火材料和绝热材料检查，炉管温度测量，流道问题探测和电热指示。应用不广泛。

测量装置：带有快响应时间的灵敏红外探测器，价值约18000英镑。需要专门的技巧。设备可以租借。

第12种

方法：声发射法

检测原理：（1）探测泄漏、空泡破灭，设备振值等。（2）通过裂纹传播期间发出的声音探测裂纹。

应用情况：（1）用于检查泄漏和摩擦腐蚀、腐蚀疲劳以及空泡腐蚀的可能性。（2）用于探测容器和管道的应力腐蚀破裂和疲劳破裂。目前，还只是一种新技术，严格来说不是一种监测方法。应用不广泛。

测量装置：（1）仪器通常比较简单和便宜。（2）仪器比较昂贵。

第13种

方法：零电阻电流表法

检测原理：在适当的电解液中测定两不同金属电极之间的电偶电流。

应用情况：显示双金属腐蚀的极性和腐蚀电流值，对大气腐蚀指示露点条件。可作为衬里等开裂而有腐蚀剂通过的灵敏显示器。不常使用。

测量装置：使用零电阻电流表。采用运算放大器可以测量微弱电流。仪器价值约200英镑，也可以采用起码价值差不多的小型恒电位仪。

第14种

方法：氢显示法

检测原理：用探氢针测定腐蚀析出的氢气。

应用情况：典型应用于石油化学工业，包括软钢在硫化物、氰化物和其他“毒剂”中的腐蚀。在特殊用途中频繁使用。

测量装置：探针价值约200英镑左右，包括一个与压力表连接的细长管。腐蚀析出的氢渗入内部环状空间，可给出压力读数。测量附件约150英镑。

第15种

方法：警戒孔法

检测原理：当腐蚀裕度已经消耗完的时候给出指示。

应用情况：用在特殊的设备特别是磨蚀能造成无规律减薄的管道弯头处。可以防止灾难性破坏。不常应用。

测量装置：从设备壁或管道外侧钻一孔，使剩余壁厚等于腐蚀裕度。一个正在泄漏的孔就指示出腐蚀裕度已经消耗完。用一锥形销钉打入洞内可将泄漏洞临时修补。