CN100547343C - 一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法，其测量装置由被测金属、探针及其夹具、导线、方阻测量仪、计算机组成。通过测量金属的方阻值，得到不同腐蚀时间金属的腐蚀深度。本发明的优点是：克服了常规埋藏试验法和电化学等研究金属腐蚀和钢筋混凝土腐蚀方法的缺点，填补了金属土壤腐蚀、钢筋混凝土腐蚀直接、连续监测方法的空白，具有广阔的应用前景、重大的经济和社会价值。

Description

一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料腐蚀的检测方法，特别涉及一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法。
背景技术
目前在国内外，金属的土壤腐蚀、钢筋混凝土腐蚀的直接、连续监测方法基本是空白。现行的掩埋实验法不能获得腐蚀过程的中间数据，而埋藏一批试样分期挖出则只能得到同一类材料的叠加数据，同样也不能获得同一个试样的中间腐蚀数据，这对研究金属土壤腐蚀和钢筋混凝土腐蚀的机理和过程是不利的。由于土壤和混凝土物理和化学性状的特殊性，许多物理监测方法对其均无能为力，电化学方法虽然能够获取一些数据，但不能连续监测，且所得数据与实际腐蚀深度的相关性差距很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法，通过直接连续测量金属的方阻，获得金属在环境中连续的腐蚀深度。
本发明是这样来实现的，直接、连续测量金属方阻的方法为四探针法，其测量装置由被测金属、探针及其夹具、导线、方阻测量仪、计算机组成。具体测量步骤如下：①将所测量金属表面用1200#SiC砂纸打磨干净，并用酒精清洗其表面后，用电吹风吹干，直至金属表面光洁；②将四根铜质导线的两端分别与四个探针和方阻仪上的2个电流输出端子和2个电压输入端子相连；③将四个探针按直线等间距置入探针夹具中，且使两个与方阻仪电流端子相连的探针位于这4个探针的两端，两个与方阻仪电压端子相连的探针位于这4个探针的中间；④将夹具上的4个探针与被测金属的表面紧密接触，然后用石蜡或环氧树脂将其固定，并将此表面和被测金属的侧面用环氧树脂密封；⑤经过一段时间，环氧树脂硬化后，将被测金属连同夹具置入腐蚀环境中；⑥开启方阻仪电源，并选择适当的量程，此时即能显示所测金属的方阻值；⑦记录一定时间间隔连续测量的方阻值；⑧运用计算机处理所获得的金属方阻的数据，得到不同腐蚀时间金属的腐蚀深度。
本方法所测金属包括：纯铁、铁基合金、钛基合金、镍基合金、铜基合金、铝基合金、锌基合金等。所测金属形状为板状，其厚度在0.1-20mm之间。连续测量数据的最小时间间隔为1秒，最大时间间隔为106秒，所能监测的最小腐蚀量约为100纳米。
本发明是一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法，此法可以直接、连续地监测金属在土壤腐蚀、混凝土环境中的腐蚀深度。另外，对于类似环境如油气管道、化工装置内部、海水等亦具有广阔的应用前景。
本发明的优点是：克服了常规埋藏试验法和电化学等研究金属腐蚀和钢筋混凝土腐蚀方法的缺点，填补了金属土壤腐蚀、钢筋混凝土腐蚀直接、连续监测方法的空白，具有广阔的应用前景、重大的经济和社会价值。
具体实施方式
实验选用的材料为纯Fe、A3钢、45#钢、Ti6Al4V、NiAl合金(Al含量5wt％)、CuZn合金(Zn含量32wt％)、。
试样尺寸为：长30mm，宽20mm，厚度为0.1-20mm。
方阻连续测量时间间隔：1-105秒，实验总时间0.1-720小时。
为了保护探针和夹具不受腐蚀，提高测量的准确性，对样品表面预处理：用1200#砂纸研磨，然后进行抛光，使样品的表面平整。探针和夹具与试验接触的表面及其侧面用环氧树脂密封。
为了验证方阻法测量金属腐蚀厚度的准确性，对实验前后试样的质量进行测量，将失重法获得的试验腐蚀深度与用方阻法测得的腐蚀深度进行比较，评价方阻测量腐蚀深度的准确性。
实验条件或环境：pH值为2的硫酸、江西典型土壤(红壤)以及混凝土。
所得方阻测量值及其腐蚀深度及采用失重法计算的厚度见表1-15。
表1纯铁在pH＝2H2SO4中的腐蚀厚度，试样厚度2mm
Figure C20071016830400051
表2A3钢在pH＝2H2SO4中的腐蚀厚度，试样厚度5mm
Figure C20071016830400052
表345#钢在pH＝2H2SO4中的腐蚀厚度，试样厚度0.5mm
Figure C20071016830400053
表4Ti6Al4V在pH＝2H2SO4中的腐蚀厚度，试样厚度2.2mm
Figure C20071016830400061
表5NiAl合金在pH＝2H2SO4中的腐蚀厚度，试样厚度12mm
Figure C20071016830400062
表6CuZn在pH＝2H2SO4中的腐蚀厚度，试样厚度9mm
Figure C20071016830400063
表7A3钢在江西红壤中的腐蚀厚度，试样厚度15mm
表8Ti6Al4V在江西红壤中的腐蚀厚度，试样厚度12mm
表9NiAl合金在江西红壤中的腐蚀厚度，试样厚度15.9mm
Figure C20071016830400072
表10CuZn在江西红壤中的腐蚀厚度，试样厚度17mm
Figure C20071016830400073
表11A3钢在混凝土中的腐蚀厚度，试样厚度20mm
Figure C20071016830400074
表12NiAl合金在混凝土中的腐蚀厚度，试样厚度15.9mm
Figure C20071016830400081
表13Ti6Al4V在混凝土中的腐蚀厚度，试样厚度19.4mm
Figure C20071016830400082
表14CuZn在混凝土中的腐蚀厚度，试样厚度17.8mm
Figure C20071016830400083
表15A3钢在江西红壤中的腐蚀厚度，试样厚度15mm
Figure C20071016830400084

Claims (4)

1.一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法，其测量装置由被测金属、探针及其夹具、导线、方阻测量仪、计算机组成，其特征是测量步骤如下：
(1)将所测量金属表面用1200#SiC砂纸打磨干净，并用酒精清洗其表面后，用电吹风吹干；
(2)将四根铜质导线的两端分别与四个探针和方阻仪上的2个电流输出端子和2个电压输入端子相连；
(3)将四个探针按直线等间距置入探针夹具中，且使两个与方阻仪电流端子相连的探针位于这4个探针的两端，两个与方阻仪电压端子相连的探针位于这4个探针的中间；
(4)将夹具上的4个探针与被测金属的表面紧密接触，然后用石蜡或环氧树脂将其固定，并将此表面和被测金属的侧面用环氧树脂密封；
(5)经过一段时间，环氧树脂硬化后，将被测金属连同夹具置入腐蚀环境中；
(6)开启方阻仪电源，并选择适当的量程，此时即能显示所测金属的方阻值；
(7)记录一定时间间隔连续测量的方阻值；
(8)运用计算机处理所获得的金属方阻的数据，得到不同腐蚀时间金属的腐蚀深度。
2.如权利要求1所述的连续监测金属材料腐蚀深度的方法，其特征是所测金属为纯铁、铁基合金、钛基合金、镍基合金、铜基合金。
3.如权利要求1所述的连续监测金属材料腐蚀深度的方法，其特征是所测量金属的厚度在0.1-20mm之间。
4.如权利要求1所述的连续监测金属材料腐蚀深度的方法，其特征是连续测量数据的最小时间间隔为1秒，最大时间间隔为106秒。
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