金属腐蚀特性分析方法与检测技术

金属腐蚀特性分析方法与检测技术

朱蕊

鲁扬（山东）安全科技有限公司  山东淄博 255000    身份证号：370305199405286522

摘  要：腐蚀检测技术与方法是研究金属腐蚀机理和行为的重要支撑,随着近年来图像处理技术和微信号检测技术的不断发展,这使研究区域和形状控制下的腐蚀行为成为可能。本文结合金属材料的腐蚀特性,综述了当前腐蚀研究领域的一些主流分析检测技术。介绍了几种主要腐蚀检测分析方法,基本原理以及应用实例和特点,并探讨了金属腐蚀检测技术的发展趋势。

关键词：金属腐蚀；腐蚀检测

前言

随着我国现代化深入发展、工业水平不断提升，各种设备设施及产品在其技术复杂程度和对环境的敏感性方面不断提高，也大大的增强了其对环境适应性的要求。例如我国南方沿海、南方热带海岛地区具有高温、高辐照、高湿和高盐雾的显著气候特点，环境苛刻，电器设备环境故障失效问题突出。在该环境下金属材料极易发生腐蚀，引起设备电气性能下降、故障，频繁的更换与维护造成严重经济损失。重视腐蚀问题，不断完善腐蚀监测·检测手段，加强工业产品的防腐蚀工作，防止或减缓腐蚀的危害对工业活动健康发展至关重要。材料在自然环境中的腐蚀劣化过程多数为热力学上自发进行的反应。对于难以避免的材料劣化现象，我们通常针对材料的服役环境进行控制，针对材料本身进行成分调整、表面处理，极力降低腐蚀速度、延长材料使用寿命。为了准确预测材料寿命，需要正确把握环境影响因素，详细了解材料腐蚀劣化过程引发的材料性能退化，不同腐蚀阶段金属的表面特征、质量缺损、腐蚀产物特性等物理·化学性质状态，这对金属材料腐蚀测量技术提出了苛刻的要求。而近年来随着计算机、数字控制和传感技术的突破，新型传感器和传感技术系统不断创新，各种腐蚀监检测方法和手段也同时得到了长足的发展。利用腐蚀监测技术跟踪金属表面在真实环境中的腐蚀行为，有利于研究腐蚀的发生·演化过程，明确各种外界因素作用于不同材料上对腐蚀产生的影响，为构建材料腐蚀发生·演化物理模型、实现腐蚀的防护与控制提供科学技术依据。

1、防腐蚀结构设计

设备的腐蚀在很多情况下都与其结构有关。不良的结构常常会引起应力集中、局部过热、液体流动停滞、固体颗粒的沉积和积聚、电偶电流形成等，这些都会引起或加速腐蚀过程。因此，在设计中应充分注重设备的结构设计。防腐蚀结构设计，就是在保证满足设备的功能和工艺要求的条件下，适当地改变设备及部件的形状、布局，调整其相对位置或空间位置，达到控制腐蚀的目的[1]。

2、腐蚀检测方法

2.1、腐蚀实验与测量

解析不同环境条件下的金属材料的腐蚀规律、评估金属耐蚀性能及对试验环境气候条件的腐蚀性严酷度进行准确评级，通常需要根据材料·环境等实际服役条件针对性实行腐蚀实验，检测分析实验结果并深入研究。腐蚀实验通常针对某种金属材料在固定环境条件下意图地诱发材料发生腐蚀劣化，一般可以分为户外现场试验和室内加速试验。户外现场试验多采用标准腐蚀挂片投放于指定场所，定期收集挂片并通过实验室分析获取腐蚀数据；这种方法能综合地反映试验环境的腐蚀性和金属的腐蚀特性，是腐蚀试验中最普遍且真实可靠的方法，室内加速试验包括室内湿热加速试验、室内盐雾加速试验、周期腐蚀试验、周期干湿循环试验、多因子循环复合腐蚀试验等，室内加速试验能够快速的评估金属的腐蚀特性。在实验分析过程中，需要针对不同种类金属材料在各种环境条件下、不同时间阶段的腐蚀行为进行材料腐蚀物性检测。

2.2、腐蚀原位检测技术

在各种类型的金属腐蚀现象中局部腐蚀古绝大多数，如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等。局部腐蚀的影响因素众多，不同类型的腐蚀发生条件也各不相同，其过程更是涉及气/液/金属三相的物质交换与化学、物理变化。因此在有关腐蚀的基础研究及分析技术的发展过程中，对于金属腐蚀的关注点逐渐从全面向局部腐蚀转移，并趋向于对局部的、微观层面上腐蚀现象进行跟踪观察，针对性分析局部腐蚀发生部位所处环境状态、腐蚀发生·演化·传播过程。根据这些研究需求近来各种原位观察测量手段得到不断改善发展。以下对各种腐蚀原位测量方法进行简略介绍：

1) 扫描隧道显微镜(STM)及原子力显微镜(AFM)可以针对溶液中受电化学控制状态下电极表面的微观形貌进行观察，特别对于点蚀、开裂等现象的初期过程进行动态解析。

2)光声光谱法是一种通过对材料表面进行激光照射，释放热能使材料按光的调制频率产生周期性温变从而导致材料产生周期性压力波动，根据在样品背面设置的压电传感器可检测出样品内部缺陷。日本水流通过该方法实现对涂层缺陷的检测。

3)激光扫描显微镜使用激光作扫描光源针对材料的一个平面进行扫描成像，根据调焦深度不同可以获得样品不同深度层次的图像，通过计算机分析和模拟能显示样品表面的立体形貌；可用于金属腐蚀形貌的快速原位测量。

4)超声波显微镜是通过使用超声波信号对固体内部缺陷进行回声定位的测量方法，常用于金属材料内部无损探伤

[2]。

5)扫描pH电极法是一种利用微型pH电极探针在金属表面进行扫描测量，观察伴随腐蚀发生的局部pH变化从而获取腐蚀相关信息的方法。有研究报告使用表面镀锑的不锈钢细线，检测出海水中低合金钢局部腐蚀过程中伴随还原反应发生的pH增加现象。

结语

腐蚀检测方法是研究金属腐蚀机理和行为的重要手段，本文介绍了目前材料腐蚀研究领域的一些主流分析检测技术。随着新型检测技术及方法不断发展，腐蚀分析测量精度、纬度更高，逐步从宏观向微观、从全面到局部，针对性分析腐蚀的变化规律与动态特征。随着近年来图像处理技术和微信号检测技术的不断发展，通过多方法协同的腐蚀监测的方式，可以从不同角度进行深人分析、从而为探索材料腐蚀行为和机理创造条件，使腐蚀检测研究达到新的高度。

参考文献

[1]庞志开,杨杰,李光茂,等.金属腐蚀特性分析方法与检测技术[J].环境技术,2022, 40(5):6.

[2]朱子齐,王晓静,雍静.金属油气管道腐蚀的β射线检测方法[J].重庆大学学报,2021,44(5):78-86.