腐蚀测量及技术

1、腐蚀监测 迄今为止，腐蚀科学还属于实验科学的范畴。大量的腐蚀规律迄今为止，腐蚀科学还属于实验科学的范畴。大量的腐蚀规律都需要依靠实验数据来建立；许多腐蚀理论及模型也都最终经过实都需要依靠实验数据来建立；许多腐蚀理论及模型也都最终经过实验验证。腐蚀监测和腐蚀试验的目在于获取腐蚀数据，研究腐蚀因验验证。腐蚀监测和腐蚀试验的目在于获取腐蚀数据，研究腐蚀因素间相互关系，提示腐蚀机理和规律，了解防腐蚀措施的效果，为素间相互关系，提示腐蚀机理和规律，了解防腐蚀措施的效果，为研究腐蚀提供重要和必不可少的基础。研究腐蚀提供重要和必不可少的基础。 在现场的腐蚀检测主要是跟踪测定一个系统或其中某部位的实际在现场的

2、腐蚀检测主要是跟踪测定一个系统或其中某部位的实际腐蚀，旨在取得其实际腐蚀状况和所采取防腐蚀措施效益方面的信腐蚀，旨在取得其实际腐蚀状况和所采取防腐蚀措施效益方面的信息，它是一种科学测量。其基本准则是不能因测量装置、过程等而息，它是一种科学测量。其基本准则是不能因测量装置、过程等而使被监测对象的原始状态遭受显著破坏。使被监测对象的原始状态遭受显著破坏。 另一类腐蚀检测是在室内模拟实际腐蚀过程，但需简化影响腐蚀另一类腐蚀检测是在室内模拟实际腐蚀过程，但需简化影响腐蚀的某些因素以便于实验进行和结果分析，有时则采用强化某腐蚀因的某些因素以便于实验进行和结果分析，有时则采用强化某腐蚀因素来加速腐蚀，缩短

3、试验周期。只要试验设计合理，操作谨慎，实素来加速腐蚀，缩短试验周期。只要试验设计合理，操作谨慎，实验结果是可以反映实际腐蚀过程的某些特征的。验结果是可以反映实际腐蚀过程的某些特征的。 腐蚀监测方法分类 常用腐蚀监测的方法可分为以下几种：常用腐蚀监测的方法可分为以下几种：直接观察法、无损检验法、在线监测法、腐直接观察法、无损检验法、在线监测法、腐蚀介质化学分析法、腐蚀产物分析法等。主蚀介质化学分析法、腐蚀产物分析法等。主要是用来直接测量作为腐蚀发生特征的某些要是用来直接测量作为腐蚀发生特征的某些量的变化，例如：形态、重量、电位、电阻量的变化，例如：形态、重量、电位、电阻或机械性能的变化。有时也采

4、用测量引起腐或机械性能的变化。有时也采用测量引起腐蚀发生的主要腐蚀因素或腐蚀产物方面量的蚀发生的主要腐蚀因素或腐蚀产物方面量的变化来间接确定腐蚀发展的程度。变化来间接确定腐蚀发展的程度。 腐蚀监测常用技术的原理及特点腐蚀监测常用技术的原理及特点 腐蚀监测常用技术的原理及特点腐蚀监测常用技术的原理及特点腐蚀研究中常用的物理方法 腐蚀试验方法分类一般可分为：实验室试验、现场试验腐蚀试验方法分类一般可分为：实验室试验、现场试验和实物试验。和实物试验。 腐蚀研究中常用的物理方法腐蚀损伤实例处理的工作程序腐蚀损伤实例处理的工作程序 目视法 原理：直接观察法是借肉眼或简单仪器、工具，来发现待原理：直接观察

5、法是借肉眼或简单仪器、工具，来发现待检工件表面上存在的腐蚀、冲蚀、磨损、开裂等缺陷的检测检工件表面上存在的腐蚀、冲蚀、磨损、开裂等缺陷的检测方法方法 方法：靠肉眼观察记录，有时借助一个低倍数的放大镜方法：靠肉眼观察记录，有时借助一个低倍数的放大镜（5-10倍），检查待检材料表面是否光滑、有无裂痕、有无倍），检查待检材料表面是否光滑、有无裂痕、有无腐蚀和点蚀、有无腐蚀产物，记录其大小、颜色形态、分布腐蚀和点蚀、有无腐蚀产物，记录其大小、颜色形态、分布情况等。有时可用手锤击设备或管道，听声音检查或检查表情况等。有时可用手锤击设备或管道，听声音检查或检查表面有无蚀坑。必要时还可取样品送室内作进一步分

6、析。这种面有无蚀坑。必要时还可取样品送室内作进一步分析。这种方法往往只能得到定性或半定量的结论。获得的结果和观察方法往往只能得到定性或半定量的结论。获得的结果和观察者的素质及训练程度有密切关系。为使结论具有可比性，常者的素质及训练程度有密切关系。为使结论具有可比性，常规定一些标准来统一衡量观察结果规定一些标准来统一衡量观察结果 优缺点：方法简便、直观。但监测的灵敏度不高，带有观优缺点：方法简便、直观。但监测的灵敏度不高，带有观察者的主观因素，只能获得定性或半定量的结果察者的主观因素，只能获得定性或半定量的结果 渗透检查法 原理：原理：使用表面张力较小的液体渗透入工件表面缺陷中，然使用表面张力较

7、小的液体渗透入工件表面缺陷中，然后在工件表面撒布多孔状具有吸附能力的白色粉末，将渗透液后在工件表面撒布多孔状具有吸附能力的白色粉末，将渗透液部分吸出部分吸出 方法：方法：将待检表面净化，去除氧化皮、锈层及油脂等残留物；将待检表面净化，去除氧化皮、锈层及油脂等残留物；将工件浸入渗透液或将渗透液涂（喷）撒于工件待测表面；将工件浸入渗透液或将渗透液涂（喷）撒于工件待测表面； 擦净表面多余的渗透液；撒布一薄层有吸附能力的白色粉末擦净表面多余的渗透液；撒布一薄层有吸附能力的白色粉末（称为显色剂）；经过几秒至（称为显色剂）；经过几秒至60min（视缺陷大小而定）后，视缺陷大小而定）后，在白色显色剂层中如发

8、现渗透剂的痕迹，则表明该位置存在表在白色显色剂层中如发现渗透剂的痕迹，则表明该位置存在表面缺陷。渗透剂显示的开头及大小近似反应缺陷大小。面缺陷。渗透剂显示的开头及大小近似反应缺陷大小。 优缺点：使用简单，结果直观。但比较废时，灵敏度要大大优缺点：使用简单，结果直观。但比较废时，灵敏度要大大高于目视法，尤其在检测表面裂纹时，因工作表面的裂纹一般高于目视法，尤其在检测表面裂纹时，因工作表面的裂纹一般较细，用肉眼或简单工具（放大镜、双目显微镜）常无法辨认较细，用肉眼或简单工具（放大镜、双目显微镜）常无法辨认 ，主要用于非铁磁性材料的表面检测主要用于非铁磁性材料的表面检测 漏磁检查法 原理：原理：利用

9、铁磁材料的导磁率与空气及非磁性夹杂物的利用铁磁材料的导磁率与空气及非磁性夹杂物的导磁率不同的物性，当存在缺陷时，使磁力线的通过截面突导磁率不同的物性，当存在缺陷时，使磁力线的通过截面突然变化，其中一部分磁力线由材料中跑出。如果缺陷离表面然变化，其中一部分磁力线由材料中跑出。如果缺陷离表面较近而且与磁力线不平行的话，可以在表面上检测到漏磁信较近而且与磁力线不平行的话，可以在表面上检测到漏磁信号号 方法：工件磁化、漏磁显示方法：工件磁化、漏磁显示磁粉法：在磁化工件表面涂以可磁化的细粉（干粉或制成悬浮液），在漏磁粉法：在磁化工件表面涂以可磁化的细粉（干粉或制成悬浮液），在漏磁处形成磁处形成“粉末条带

10、粉末条带”，较实际裂纹缝隙宽数倍，易于识别。如粉末着色，较实际裂纹缝隙宽数倍，易于识别。如粉末着色或发荧光时，检出效果更佳或发荧光时，检出效果更佳 磁针法：应用磁场敏感的半导体（霍尔元件）或磁场探针（福斯特探针或磁针法：应用磁场敏感的半导体（霍尔元件）或磁场探针（福斯特探针或弱磁场强度测定仪）在工件表面无间隙地移动，可发现漏磁位置。对于剩弱磁场强度测定仪）在工件表面无间隙地移动，可发现漏磁位置。对于剩磁强材料，实现与磁化分开的探针扫描，测量其漏磁量大小，可获得裂纹磁强材料，实现与磁化分开的探针扫描，测量其漏磁量大小，可获得裂纹深度的信息深度的信息 磁图像法：利用磁带作为中间储体，将空白磁带放置

11、在被测工件表面，工磁图像法：利用磁带作为中间储体，将空白磁带放置在被测工件表面，工件表面裂纹上的漏磁可记录到磁带上。在一定条件下，凭借磁带记录的漏件表面裂纹上的漏磁可记录到磁带上。在一定条件下，凭借磁带记录的漏磁量信号可推测裂纹的深度磁量信号可推测裂纹的深度 涡流检测法 原理：原理：在具有一定导电率的工件上放置一检查线圈以产生交在具有一定导电率的工件上放置一检查线圈以产生交变磁场，它在工件内感生涡流，后者同样也产生一交变磁场。变磁场，它在工件内感生涡流，后者同样也产生一交变磁场。按照楞次定律，工件中产生的磁场与外磁场方向相反。材料中按照楞次定律，工件中产生的磁场与外磁场方向相反。材料中局部缺陷

12、会影响次级涡流的作用范围。利用这个效应，通过检局部缺陷会影响次级涡流的作用范围。利用这个效应，通过检查这两个交互作用的磁场来发现材料内部的裂纹、鼓泡等腐蚀查这两个交互作用的磁场来发现材料内部的裂纹、鼓泡等腐蚀现象现象 方法：方法：用触头式线圈或环形线圈检测系统，在任意一无缺陷用触头式线圈或环形线圈检测系统，在任意一无缺陷的位置将阻抗调到某一零位。一旦线圈移到工件中有缺陷处，的位置将阻抗调到某一零位。一旦线圈移到工件中有缺陷处，初级线圈在工件中产生的涡流就发生变化，使次级交变磁场也初级线圈在工件中产生的涡流就发生变化，使次级交变磁场也发生变化，反过来又影响到初级激励磁场，使事先调整好的阻发生变化

13、，反过来又影响到初级激励磁场，使事先调整好的阻抗零点发生位移。根据这种位移信号确定缺陷大小和位置抗零点发生位移。根据这种位移信号确定缺陷大小和位置 优缺点：优缺点：方法简便，常用于储罐底板腐蚀检测，也用于测厚，方法简便，常用于储罐底板腐蚀检测，也用于测厚，需专用仪器和定标技术需专用仪器和定标技术 超声波检查法 超声波是一种频率高于超声波是一种频率高于20KHZ的的 ，耳听不到的机械振动，耳听不到的机械振动（音波）。用于材料检查的超声波频率在（音波）。用于材料检查的超声波频率在100KHZ到到20MHZ。超声波检查适合所有的金属材料和非金属材料。前提是超声波超声波检查适合所有的金属材料和非金属材

14、料。前提是超声波在这些材料中能很好传播。材料中声波的传播速度是一种材料在这些材料中能很好传播。材料中声波的传播速度是一种材料常数。超声波在材料中传播遇到缺陷，如：裂纹、气泡或其它常数。超声波在材料中传播遇到缺陷，如：裂纹、气泡或其它不均匀相时，就会像遇到工件边界一样发生反射不均匀相时，就会像遇到工件边界一样发生反射 测量装置：测量装置：超声发生、接收器超声发生、接收器，耦合介质，显示器，检测耦合介质，显示器，检测能力和灵敏度能力和灵敏度 优缺点：回波法只需触及待测物的一面，比需要同时接触优缺点：回波法只需触及待测物的一面，比需要同时接触两面的透射法更方便使用。垂直入射超声波法主要检查薄板的两面

15、的透射法更方便使用。垂直入射超声波法主要检查薄板的分层、块料或锻件内部缺陷以及检修过程的质量控制。斜探头分层、块料或锻件内部缺陷以及检修过程的质量控制。斜探头入射法主要适用于焊缝和管件检查入射法主要适用于焊缝和管件检查 射线透射检查法 原理：原理：X射线和高能射线的波长很短射线和高能射线的波长很短(10-710-10cm)，具有穿具有穿透固体物质的能力。它们沿直线传播，传播速度约等于光速。透固体物质的能力。它们沿直线传播，传播速度约等于光速。和超声波不同，检查中一般无反射与折射，但会被材料吸收而和超声波不同，检查中一般无反射与折射，但会被材料吸收而发生衰减，材料密度和厚度越大，衰减程度越大。用

16、灵敏检测发生衰减，材料密度和厚度越大，衰减程度越大。用灵敏检测器显示其衰减程度和获得被测物壁厚及内部缺陷方面的信息器显示其衰减程度和获得被测物壁厚及内部缺陷方面的信息 设备装置：设备装置：X射线发生器、高能射线源、接收（显示）装置射线发生器、高能射线源、接收（显示）装置 优缺点：射线透射检查法特别适宜检查和发现三维缺陷（如：优缺点：射线透射检查法特别适宜检查和发现三维缺陷（如：气孔、缩孔、各类夹杂等）；对于二维缺陷，如裂纹及结合缺气孔、缩孔、各类夹杂等）；对于二维缺陷，如裂纹及结合缺陷，只有当它们沿射线方向分布时才能显示。这种方法还可用陷，只有当它们沿射线方向分布时才能显示。这种方法还可用来显

17、示结瘤和堵赛，显示因腐蚀或磨损造成壁厚局部减薄（和来显示结瘤和堵赛，显示因腐蚀或磨损造成壁厚局部减薄（和原始图谱比较）。其结果直观，可靠，大量用于焊缝的质量检原始图谱比较）。其结果直观，可靠，大量用于焊缝的质量检查。最新的发展中也用于检察管束装置中焊缝以及应力腐蚀等查。最新的发展中也用于检察管束装置中焊缝以及应力腐蚀等造成的损伤。不足之处是该方法需要昂贵的专用装置，防护上造成的损伤。不足之处是该方法需要昂贵的专用装置，防护上也有一等要求也有一等要求 质量检测技术分类 材料腐蚀过程一般总是伴随着材料腐蚀过程一般总是伴随着质量变化，对于金属材料而言，质量变化，对于金属材料而言，腐蚀过程就是金属原子

18、转变成其腐蚀过程就是金属原子转变成其氧化物的过程。因此，根据腐蚀氧化物的过程。因此，根据腐蚀后的质量变化可以判断腐蚀的发后的质量变化可以判断腐蚀的发生量。质量法又分为：直接称重生量。质量法又分为：直接称重（增重法）和清洗后增重（失重（增重法）和清洗后增重（失重法）两种。法）两种。 直接称重法 原理：原理：直接测定腐蚀后试样的质量变化来确定其发生的腐直接测定腐蚀后试样的质量变化来确定其发生的腐蚀量。因为大多数腐蚀过程都伴随着质量增加，所以，有时此蚀量。因为大多数腐蚀过程都伴随着质量增加，所以，有时此方法又俗称增重法。其实，并非所有的腐蚀过程都伴随质量增方法又俗称增重法。其实，并非所有的腐蚀过程都

19、伴随质量增加。比如：金属在酸中的腐蚀溶出，随腐蚀发生，试样质量不加。比如：金属在酸中的腐蚀溶出，随腐蚀发生，试样质量不断减轻。直接法的最大优点是不需要对试样进行任何处理，可断减轻。直接法的最大优点是不需要对试样进行任何处理，可以用来进行连续监测，比如，研究金属高温腐蚀所用的热天平以用来进行连续监测，比如，研究金属高温腐蚀所用的热天平就是采用这种原理：当试验金属丝在高温气氛中受腐蚀，表面就是采用这种原理：当试验金属丝在高温气氛中受腐蚀，表面形成氧化膜而不断增重，利用天平记录这种质量随时间的变化，形成氧化膜而不断增重，利用天平记录这种质量随时间的变化，就可以得到腐蚀过程氧化膜的生长规律就可以得到腐

20、蚀过程氧化膜的生长规律 优缺点：优缺点：直接法的优点是不需要去除腐蚀产物，可进行连直接法的优点是不需要去除腐蚀产物，可进行连续检测，如对高温气相环境中的腐蚀。但对腐蚀过程比较复杂，续检测，如对高温气相环境中的腐蚀。但对腐蚀过程比较复杂，产物形式多样（如，钢铁在土壤中的腐蚀）情况，使用直接称产物形式多样（如，钢铁在土壤中的腐蚀）情况，使用直接称重法效果不好，很难获得实际腐蚀的信息，此时采用重法效果不好，很难获得实际腐蚀的信息，此时采用“失重法失重法” 失重法 原理：原理：腐蚀后的试样，通过一定方法除去其腐腐蚀后的试样，通过一定方法除去其腐蚀产物后称重，和原始质量比较确定其失质量，并蚀产物后称重，

21、和原始质量比较确定其失质量，并由此评定腐蚀量的方法，俗称失重法。是腐蚀实验由此评定腐蚀量的方法，俗称失重法。是腐蚀实验中最常用的评定腐蚀的方法。它可以不必考虑腐蚀中最常用的评定腐蚀的方法。它可以不必考虑腐蚀产物的结构、成分（许多情况下无法知道腐蚀产物产物的结构、成分（许多情况下无法知道腐蚀产物的成分）。但在操作上多了一步除去腐蚀产物的步的成分）。但在操作上多了一步除去腐蚀产物的步聚，所以，不象直接称重法那样可用于连续监测。聚，所以，不象直接称重法那样可用于连续监测。 除去腐蚀产物的方法：除去腐蚀产物的方法：机械法、电化学法和化机械法、电化学法和化学法等学法等 厚度检测技术的分类 材料腐蚀过程除

22、伴随质量变化外，另一个材料腐蚀过程除伴随质量变化外，另一个显著的变化是厚度的变化。因此，根据腐蚀过显著的变化是厚度的变化。因此，根据腐蚀过程的厚度变化也可用来判断腐蚀的发生量。厚程的厚度变化也可用来判断腐蚀的发生量。厚度的变化有发生在整个面积上（均与腐蚀），度的变化有发生在整个面积上（均与腐蚀），也有只发生在局部区域上（点蚀等）。用于腐也有只发生在局部区域上（点蚀等）。用于腐蚀检测中的厚度测量技术有直接测量（如：电蚀检测中的厚度测量技术有直接测量（如：电涡流测厚及超声波测厚法）、腐蚀检测哨孔和涡流测厚及超声波测厚法）、腐蚀检测哨孔和利用厚度变化造成的其它效应来检测（如：热利用厚度变化造成的其它

23、效应来检测（如：热流检测法）等。流检测法）等。 直接测量的分类及原理 金属本体：金属本体：一般采用超声波等技术测量。一般采用超声波等技术测量。其原理是利用超声波在介质中传播速度是介其原理是利用超声波在介质中传播速度是介质的特征常数，介质厚度和其传播时间成正质的特征常数，介质厚度和其传播时间成正比比 涂层等：涂层等：一般利用涡流、磁感应等原理检一般利用涡流、磁感应等原理检测涂层厚度测涂层厚度 点蚀针孔等：点蚀针孔等：一般用探针和千分表测点蚀，一般用探针和千分表测点蚀，用电火花方法检查针孔用电火花方法检查针孔 超声波测厚技术脉冲反射型超声波测厚原理是利用超声波在各种介质脉冲反射型超声波测厚原理是利

24、用超声波在各种介质中的声速不同，但在同种介质中声速是常数的特性。所以中的声速不同，但在同种介质中声速是常数的特性。所以被测物件的厚度和声波在其中的传播时间成正比。被测物件的厚度和声波在其中的传播时间成正比。 测厚时要对被测表面作适当处理，涂耦合剂；用校正测厚时要对被测表面作适当处理，涂耦合剂；用校正块进行材质的声速校正；测点应具代表性，每一部位应同块进行材质的声速校正；测点应具代表性，每一部位应同时测量多点，取平均。时测量多点，取平均。 超声波仪器可测定的厚度有三种范围：超声波仪器可测定的厚度有三种范围：410mm，1025mm和和2560mm 。仪器误差约为仪器误差约为10%，适宜的测，适宜

25、的测量温度为量温度为-5+30(温度过高会使仪器中换能器的压电晶温度过高会使仪器中换能器的压电晶片失效片失效)。 涂层测厚技术 点蚀深度的测量 金相法：金相法：从腐蚀试样上制备横切蚀孔的金相样品，用从腐蚀试样上制备横切蚀孔的金相样品，用带标定刻度目镜的显微镜测量孔深。带标定刻度目镜的显微镜测量孔深。 微米规与深度计：微米规与深度计：用带有刚性细长探针的微米规或带用带有刚性细长探针的微米规或带尖针的深度计测定孔底部及边缘未腐蚀区的读数差，作尖针的深度计测定孔底部及边缘未腐蚀区的读数差，作为孔深。为孔深。机械切削法：机械切削法：选定一未腐蚀面为基准，用机械加工方选定一未腐蚀面为基准，用机械加工方法

26、切削直至蚀孔消失。机床的行程表示孔深。法切削直至蚀孔消失。机床的行程表示孔深。 读数显微镜：读数显微镜：将光学读数显微镜先聚焦在蚀孔边缘未将光学读数显微镜先聚焦在蚀孔边缘未腐蚀区读数，再聚焦在蚀孔底部，两次的读数差，作为腐蚀区读数，再聚焦在蚀孔底部，两次的读数差，作为孔深。孔深。 腐蚀监测哨孔 原理：原理：在装置设备上比较容易观察和处理的部位，以设在装置设备上比较容易观察和处理的部位，以设备用的材质为材料，以所规定的厚度极限（一般取设备厚备用的材质为材料，以所规定的厚度极限（一般取设备厚度减去腐蚀量的值）为标准，做成一定部件安装在设备上度减去腐蚀量的值）为标准，做成一定部件安装在设备上或旁路上

27、，它的作用类似高压容器上的安全阀。当腐蚀发或旁路上，它的作用类似高压容器上的安全阀。当腐蚀发生造成的壁厚减薄使该哨孔部件出现泄漏或爆破时，可按生造成的壁厚减薄使该哨孔部件出现泄漏或爆破时，可按事先做好的应急措施处理（如：加锥形销子临时封堵，或事先做好的应急措施处理（如：加锥形销子临时封堵，或临时隔开处理）。此时人们可以知道设备受腐蚀的减薄情临时隔开处理）。此时人们可以知道设备受腐蚀的减薄情况，可做好检修准备。况，可做好检修准备。优缺点：优缺点：本方法适用于各种腐蚀作用和类型，尤其在系本方法适用于各种腐蚀作用和类型，尤其在系统内介质为气体或液体是更为适用。本方法操作容易、结统内介质为气体或液体是

28、更为适用。本方法操作容易、结果准确。但测试监控的时间比较长，变化速度较慢，变化果准确。但测试监控的时间比较长，变化速度较慢，变化过程无法详细了解。过程无法详细了解。 热流法 透热法：透热法：先在容器或管壁一侧均匀加热，在加热过程先在容器或管壁一侧均匀加热，在加热过程记录另一侧的温度变化。对相同材料而言，壁厚薄的地记录另一侧的温度变化。对相同材料而言，壁厚薄的地方相对应的另一侧处温度上升较快。若材料中有缺陷方相对应的另一侧处温度上升较快。若材料中有缺陷（如：裂纹或夹杂），其导热性比工件材料要差，使通（如：裂纹或夹杂），其导热性比工件材料要差，使通过该处热流减慢。利用这种热流差别来发现壁厚的局部过

29、该处热流减慢。利用这种热流差别来发现壁厚的局部变化及内部缺陷。变化及内部缺陷。 散热法：散热法：先在一侧将容器加热，撤去热源，等待一定先在一侧将容器加热，撤去热源，等待一定时间（散热）后，测定该表面的温度变化。这种变化在时间（散热）后，测定该表面的温度变化。这种变化在容器只有一侧可以接近，另一侧无法无法测量时非常实容器只有一侧可以接近，另一侧无法无法测量时非常实用。用。 热流法测量装置均匀热流：均匀热流：一般可用热水或蒸汽供热，也可用平面加热一般可用热水或蒸汽供热，也可用平面加热器或燃烧器照射，或装上暖气片供热。器或燃烧器照射，或装上暖气片供热。 温度指示：温度指示：使用在一定温度下颜色突变的

30、热色剂；使用使用在一定温度下颜色突变的热色剂；使用其颜色随温度变化而发生可逆变化的胆固醇液晶；对大面其颜色随温度变化而发生可逆变化的胆固醇液晶；对大面积测量时，推荐用红外照相机（热成像照相机）。积测量时，推荐用红外照相机（热成像照相机）。 优缺点：优缺点：本方法在实验室条件下有较好的效果，对薄板本方法在实验室条件下有较好的效果，对薄板材的内部缺陷有较高灵敏度。但检测腐蚀导致的壁厚差异材的内部缺陷有较高灵敏度。但检测腐蚀导致的壁厚差异需在面积较大、坑内又没有绝热腐蚀产物等充填时结果才需在面积较大、坑内又没有绝热腐蚀产物等充填时结果才较准确。本方法受大面积均匀加热及变化环境条件下记录较准确。本方法

31、受大面积均匀加热及变化环境条件下记录温度等技术的限制，实际应用还只限于一些特殊场合。如：温度等技术的限制，实际应用还只限于一些特殊场合。如：显示高温核反应堆防护墙耐热料衬里的损伤。显示高温核反应堆防护墙耐热料衬里的损伤。 腐蚀传感器（探头）技术 电阻式腐蚀探针电阻式腐蚀探针 电池式腐蚀探头电池式腐蚀探头 极化阻力腐蚀探针极化阻力腐蚀探针 氢探针氢探针电阻式腐蚀探针 原理：原理：电阻探针是利用金属试片随腐蚀过程的发展，截面电阻探针是利用金属试片随腐蚀过程的发展，截面减小，电阻增大的原理制度成的一种腐蚀传感器，利用输出减小，电阻增大的原理制度成的一种腐蚀传感器，利用输出电阻变化量来反映相应发生的腐

32、蚀量。电阻变化量来反映相应发生的腐蚀量。 探针结构：探针结构：为了便于由电阻变化值计算腐蚀速度，一般采为了便于由电阻变化值计算腐蚀速度，一般采用带状或丝状的试片（电阻丝）。如，厚用带状或丝状的试片（电阻丝）。如，厚0.1mm，宽宽1.15mm的钢带或的钢带或D0.1mm的钢丝。可取两根相同材质、形的钢丝。可取两根相同材质、形状和长度的电阻丝，串接成一个单臂电桥。其中一臂状和长度的电阻丝，串接成一个单臂电桥。其中一臂 是是测量试片，另一臂测量试片，另一臂 是补试片。补偿试片上涂有环氧树脂是补试片。补偿试片上涂有环氧树脂以防止其受到腐蚀。其作用是补偿温度变化对电阻的影响。以防止其受到腐蚀。其作用是

33、补偿温度变化对电阻的影响。当测量试片受腐蚀而电阻变大时，通过相应仪表（惠斯顿电当测量试片受腐蚀而电阻变大时，通过相应仪表（惠斯顿电桥或电位差计）测定其桥或电位差计）测定其比值。比值。 电阻式腐蚀探针 仪表结构：仪表结构： 电桥式仪表和电阻探针构成一个完整的电电桥式仪表和电阻探针构成一个完整的电桥。仪表上有一个可变标准电阻构成的电桥桥。仪表上有一个可变标准电阻构成的电桥臂和一个供电电源。当检流计针为零时，电臂和一个供电电源。当检流计针为零时，电桥达到平衡。从仪表上的标准电阻可读出桥达到平衡。从仪表上的标准电阻可读出的比值。的比值。 电位式仪表直接用电位差计测量电位式仪表直接用电位差计测量和和两端

34、电压，换算成相应的电阻比值。两端电压，换算成相应的电阻比值。 电阻式腐蚀探针 测量步骤：测量步骤： 探针装入设备之前，先在温室下测定原始探针装入设备之前，先在温室下测定原始的的RX/RO值，记录其读数。将探针放入待测部值，记录其读数。将探针放入待测部位后稳定位后稳定min。再测一次再测一次值，此值应和室温下的值接近。否则，说明值，此值应和室温下的值接近。否则，说明探针或线路有问题，需进行检查。读数稳定探针或线路有问题，需进行检查。读数稳定后，以探针进设备后的最初后，以探针进设备后的最初值作为值作为原始值原始值，以后每隔一定时间测量一次，以后每隔一定时间测量一次值，作为该时刻的值值，作为该时刻的

35、值B t。并计算出时并计算出时刻的腐蚀速率。刻的腐蚀速率。 电阻式腐蚀探针 换算公式：换算公式：th/8760对带状试片：对带状试片： tOtBBBabbabah4412对丝状试片：对丝状试片： tOBBrh1电阻式腐蚀探针 适用范围：适用范围： 电阻探针可以在生产过程中连续测定指定部位电阻探针可以在生产过程中连续测定指定部位的腐蚀率，不需取出探针及清除探针表面的腐蚀产的腐蚀率，不需取出探针及清除探针表面的腐蚀产物。直接由仪表读出腐蚀速度，灵敏度较高，如：物。直接由仪表读出腐蚀速度，灵敏度较高，如：经过经过5h可测出可测出0.1mma这样小的腐蚀速度。使用这样小的腐蚀速度。使用的环境介质可以为

36、气相或液相。但该方法计算得到的环境介质可以为气相或液相。但该方法计算得到的腐蚀速度和实际情况有时不够吻合，此外，腐蚀的腐蚀速度和实际情况有时不够吻合，此外，腐蚀造成的电阻变化是不可逆的，这决定了这种方法只造成的电阻变化是不可逆的，这决定了这种方法只用于监测腐蚀造成的总结果。腐蚀过程的瞬间变化用于监测腐蚀造成的总结果。腐蚀过程的瞬间变化一般需采用电化学探头（如：电池式探头或极化探一般需采用电化学探头（如：电池式探头或极化探针等）来监测。针等）来监测。 返回返回电池式腐蚀探头原理 原理原理 50年代由年代由TOmashov（原苏联）首先引原苏联）首先引入到大气腐蚀研究中，入到大气腐蚀研究中，70年

37、代后，经过年代后，经过Sereda，Guttma，Kucera，Mattson（瑞瑞典）和典）和Mansfeld（美）等人的不断改进，已美）等人的不断改进，已形成一种标准的测量大气腐蚀性的方法形成一种标准的测量大气腐蚀性的方法（ASTM W 435， 558）。）。这种测量方法的这种测量方法的原理是利用一种电化学电池作为测量探头原理是利用一种电化学电池作为测量探头（传感器），在大气环境下，传感器将大气（传感器），在大气环境下，传感器将大气腐蚀性转化成相应的电流信号，经二次仪表腐蚀性转化成相应的电流信号，经二次仪表检出并换算成腐蚀速度值。检出并换算成腐蚀速度值。 电池式腐蚀探头结构 大气腐蚀测量

38、电池（大气腐蚀测量电池（ACM）是由是由10片正极和片正极和10片负极片交替压紧放置片负极片交替压紧放置组成，每个极板之间隔以零点几毫米组成，每个极板之间隔以零点几毫米绝缘膜，整个电池用环氧树脂封装，绝缘膜，整个电池用环氧树脂封装，只露出极片的一个端面，打磨露出极只露出极片的一个端面，打磨露出极片和隔膜的截面。将片和隔膜的截面。将10片正极片连接片正极片连接一起作为电池一极，一起作为电池一极，10片负极片连接片负极片连接一起作为电池另一极。一起作为电池另一极。 电池式腐蚀探头分类 原电池探头：原电池探头：采用不同材质制作正采用不同材质制作正负极，如：分别用负极，如：分别用 Zn和和 Cu作极片

39、。作极片。此时探头具有自发电位差。此时探头具有自发电位差。 电解电池探头：电解电池探头：采用同种材质（和采用同种材质（和待研究材质相同或相近）制作正负极，待研究材质相同或相近）制作正负极，例如：用碳钢作极片研究钢铁的腐蚀例如：用碳钢作极片研究钢铁的腐蚀行为。此时探头需外部提供一个电位行为。此时探头需外部提供一个电位差方能工作。差方能工作。 计算腐蚀速率的方法 湿时间法：湿时间法：主要用于大气腐蚀的计算。主要用于大气腐蚀的计算。 电池因子法：据研究，电解电池探头的电流和实际挂片腐蚀之间存在一个固定的比例，称为电池因子。 蚀失重同时暴露式样上实际腐失重有探头电流积分计算的CfntB返回返回极化阻力

40、腐蚀探针 原理原理 将一个带有被研究金属作电极的将一个带有被研究金属作电极的电化学测量探针插入系统内，测量研电化学测量探针插入系统内，测量研究电极在微小极化状态下的极化阻力究电极在微小极化状态下的极化阻力（电位变化与极化电流之比）。极化（电位变化与极化电流之比）。极化阻力是阻滞腐蚀过程的一种量度，它阻力是阻滞腐蚀过程的一种量度，它和腐蚀电流成反比。这种方法常可在和腐蚀电流成反比。这种方法常可在1 1h h内迅速反映腐蚀性的变化。内迅速反映腐蚀性的变化。返回返回氢探针 在金属腐蚀过程中生成的氢可以以原子或在金属腐蚀过程中生成的氢可以以原子或离子的形式渗入金属内部，在金属内空穴或夹离子的形式渗入金

41、属内部，在金属内空穴或夹杂物处形成氢分子，导致金属局部晶格变形或杂物处形成氢分子，导致金属局部晶格变形或表面鼓泡。当氢溶解在金属中时，则降低了金表面鼓泡。当氢溶解在金属中时，则降低了金属韧性，使之变脆。探针下部的管子置于腐蚀属韧性，使之变脆。探针下部的管子置于腐蚀介质中，生成的氢扩散进入管子内部。由于管介质中，生成的氢扩散进入管子内部。由于管内空间很小，可在短时间内建立起很大压力，内空间很小，可在短时间内建立起很大压力，这个压力通过压力表读出（例如在这个压力通过压力表读出（例如在 2.4HCI溶溶液中，液中，9d内压力可增大到内压力可增大到7MPa）。）。这种结构氢这种结构氢探针已用于炼厂监测

42、酸性原油造成的钢材氢鼓探针已用于炼厂监测酸性原油造成的钢材氢鼓泡和氢脆。泡和氢脆。 管道腐蚀监测技术 开挖检查法开挖检查法 地面检查法地面检查法 电指纹监测管道或容器腐蚀电指纹监测管道或容器腐蚀 管道内壁内窥镜检查法管道内壁内窥镜检查法 在用管道内检测技术在用管道内检测技术 旁路管试验法旁路管试验法 开挖检查法 通过开挖等方法，使管道直接暴通过开挖等方法，使管道直接暴露，凭借肉眼或简单仪器、工具检查露，凭借肉眼或简单仪器、工具检查管道表面外防护层是否完整，有无开管道表面外防护层是否完整，有无开裂，管体有无大面积腐蚀或点蚀，有裂，管体有无大面积腐蚀或点蚀，有无腐蚀产物，记录其大小、颜色、形无腐蚀

43、产物，记录其大小、颜色、形态、分布情况等。必要时还可取样品态、分布情况等。必要时还可取样品送室内作进一步分析。送室内作进一步分析。 返回上页返回上页地面检查法 地下管道泄漏探测检漏技术地下管道泄漏探测检漏技术 埋地管道绝缘层电阻测量技术埋地管道绝缘层电阻测量技术 直流电位梯度检测法直流电位梯度检测法 地下管道泄漏探测检漏技术 目的：目的：探测地下金属管道的走向、深度、防护层缺损、探测地下金属管道的走向、深度、防护层缺损、漏铁点或可燃气体泄漏点。漏铁点或可燃气体泄漏点。 检测原理：检测原理：在管道上加一个交流电磁信号，在管道漏铁在管道上加一个交流电磁信号，在管道漏铁点处会产生漏磁信号，通过地面上

44、灵敏的检测器接收并确点处会产生漏磁信号，通过地面上灵敏的检测器接收并确定缺陷位置。定缺陷位置。 测量精度：测量精度：深度小于深度小于 5 m；位置偏差小于位置偏差小于30 cm。 方法特点：方法特点：可在不开挖条件下进行测量，简便易行。检可在不开挖条件下进行测量，简便易行。检测结果以每公里的漏点数表示，一般用作半定量评价管道测结果以每公里的漏点数表示，一般用作半定量评价管道腐蚀和涂层破损状况。腐蚀和涂层破损状况。 返回上页返回上页埋地管道绝缘层电阻测量技术 电流一电位法电流一电位法 变频一选频检测法变频一选频检测法 电流一电位法 原理：原理：测量阴极保护电流在埋地管道上流动时，某段管道的测量阴

45、极保护电流在埋地管道上流动时，某段管道的电流流失量和相应电位差，用欧姆定律来计算。电流流失量和相应电位差，用欧姆定律来计算。 方法：方法：在管道某点在管道某点p p1 1，开挖开挖2 23 3m m暴露出管段，破坏局部防暴露出管段，破坏局部防护层，选相隔护层，选相隔a a的两点的两点A A，B B，测量测量ABAB间的电位差间的电位差V V1 1。在管道在管道另一点另一点P P2 2，（，（p p2 2和和P P1 1的距离为的距离为L L，一般不大于一般不大于1 1KmKm），），按同样方按同样方法开挖并测量相距法开挖并测量相距a a的两点的管道电位差的两点的管道电位差V V2 2。依此分别

46、计算。依此分别计算出出p p1 1和和p p2 2上的管道电流上的管道电流I I及其及其 P P1 1和和p p2 2间的流失电流间的流失电流I I：与此同时，也测量与此同时，也测量p1和和p2两点的自然电位和保护电位（开机前后的电两点的自然电位和保护电位（开机前后的电位），分别得到两个电位差位），分别得到两个电位差E E1 1和和E E2 2 。 计算：计算：p p1 1和和p p2 2间管段的平均绝缘电阻率间管段的平均绝缘电阻率R R 特点：特点：此法需要开挖，对防护层有一定破坏，但可观察到真此法需要开挖，对防护层有一定破坏，但可观察到真实的防护层老化破损状况。实的防护层老化破损状况。 a

47、SVI11aSVI2221IIIIEEDLR215 . 0返回变频一选频检测法 原理：原理：外加一个高频信号沿管道传输。经理论推导：外加一个高频信号沿管道传输。经理论推导： 22211YZYZYZr 在被测管段初始与末端电位之比大于在被测管段初始与末端电位之比大于14.15时，时，又有如下关系：又有如下关系： 2/0/)/(LnVVlLIr 管道绝缘电阻管道绝缘电阻R是一项参数，包含在横向导纳是一项参数，包含在横向导纳YI中，即：中，即： CjCtgabRabY)/ln()(21所以，测出所以，测出L，VO，VL/2，就可以求出就可以求出R值。值。 变频一选频检测法仪器：仪器：仪器由变频信号源

48、和选频指示器两大部分组成。仪器由变频信号源和选频指示器两大部分组成。变频信号变频信号源输出频率范围：源输出频率范围： 0.3200 KHZ；输出阻抗：输出阻抗： 0300 ；输出电平：输出电平：10 dB至至-50 dB。选频指示器测量频率范围：选频指示器测量频率范围：0.3200 kHz；输入输入阻抗大于阻抗大于 10 K ， 300 ， 150 ， 75 ；电平测量：电平测量：10 dB至至-70 dB（选频）或选频）或+10 dB至至-50 dB（宽频）。宽频）。测量方法：测量方法：现场测量前检查仪器电源并充电，校正选频指示器，现场测量前检查仪器电源并充电，校正选频指示器，进行变频信号源

49、与选频指示器的联试。选一段管段，在管段发端接上进行变频信号源与选频指示器的联试。选一段管段，在管段发端接上变频信号源，开机工作。在管段发端接上选频指示器，在管段接收端变频信号源，开机工作。在管段发端接上选频指示器，在管段接收端接上另一个选频指示器。两指示器的距离为接上另一个选频指示器。两指示器的距离为L，两指示器的电平衰减两指示器的电平衰减应大于应大于23 dB。记录此时的频率值和该频率下收、发端指示器的电平记录此时的频率值和该频率下收、发端指示器的电平值。测量被测管段长度和土壤电阻率。值。测量被测管段长度和土壤电阻率。 特点：特点：可以测量埋地连续管道上任意两个测试桩之间管段平均绝可以测量埋

50、地连续管道上任意两个测试桩之间管段平均绝缘电阻值（缘电阻值（ m2），），测得绝缘电阻值和其它方法测得结果有系统差测得绝缘电阻值和其它方法测得结果有系统差异，故目前多用于相对比较。对石油沥青涂层已有评价标准，其它涂异，故目前多用于相对比较。对石油沥青涂层已有评价标准，其它涂层的标准尚待建立。层的标准尚待建立。 返回返回直流电位梯度检测法 原理：原理：当在埋地管道上加一个直流电当在埋地管道上加一个直流电流（例如：阴极保护电流）时，若管道流（例如：阴极保护电流）时，若管道外防护层有缺损，则在缺损处可能有电外防护层有缺损，则在缺损处可能有电流流入或流出管道。这个电流在管道上流流入或流出管道。这个电流

51、在管道上方土壤表面会形成一个电位降，通过检方土壤表面会形成一个电位降，通过检测地表上各种位置的电位差，可由测量测地表上各种位置的电位差，可由测量数据分析发现漏点。数据分析发现漏点。 仪器及器材：仪器及器材：高精度的灵敏直流电压高精度的灵敏直流电压表，两支饱和硫酸铜参比电极。表，两支饱和硫酸铜参比电极。 直流电位梯度检测法 测量方法：测量方法：利用阴极保护电源（最好外加利用阴极保护电源（最好外加周期通断装置）或采用蓄电池、直流发电机周期通断装置）或采用蓄电池、直流发电机和临时地床向管道输入电流。和临时地床向管道输入电流。 方法特点：方法特点：（1）本技术可在无需测试桩）本技术可在无需测试桩的条件

52、下在地面检测埋地管道的漏点，方法的条件下在地面检测埋地管道的漏点，方法简便易行；（简便易行；（2）实际应用表明，该方法可）实际应用表明，该方法可精确定位漏点（达几厘米），并可估计出漏精确定位漏点（达几厘米），并可估计出漏点大小；（点大小；（3）测量时应当排除其它直流电）测量时应当排除其它直流电干扰，测量范围内管道埋设深度不宜变化过干扰，测量范围内管道埋设深度不宜变化过大。大。 返回电指纹法监测管道或容器腐蚀 测量原理测量原理 在监测的金属段上通以直流电，测量所测部在监测的金属段上通以直流电，测量所测部件上微小的电位差，确定电场模式。将电位差进件上微小的电位差，确定电场模式。将电位差进行适当剖析

53、或直接根据电位差的变化来判断整个行适当剖析或直接根据电位差的变化来判断整个设备的壁厚减薄。设备的壁厚减薄。 在在FSM方法中，将所有测量电位的初始值看方法中，将所有测量电位的初始值看作是部件的原始作是部件的原始“指纹指纹”，它代表部件的最初几，它代表部件的最初几何形状。设备运行使用一定时间后，所测量电位何形状。设备运行使用一定时间后，所测量电位的变化（的变化（“指纹指纹”变化）反映该设备因腐等原因变化）反映该设备因腐等原因造成的形态变化，故此方法又被称作电指纹法。造成的形态变化，故此方法又被称作电指纹法。 装置示意图 在检测段两端各放在检测段两端各放置电流电极，两电极间置电流电极，两电极间输送

54、激发电流。在监测输送激发电流。在监测区域管道外壁布置一套区域管道外壁布置一套测量电极（感应针）。测量电极（感应针）。选择在监测电极附近。选择在监测电极附近。且不易发生腐蚀的部位且不易发生腐蚀的部位安装参考电极，以补偿安装参考电极，以补偿激发电流和温度微小波激发电流和温度微小波动的影响。监测时选择动的影响。监测时选择任意两电极，将测量值任意两电极，将测量值同两参考电极相比较，同两参考电极相比较，并同启动时的初始值比并同启动时的初始值比较较。 电源电流供给数据采集模块传 输 系统数据处理测量步骤 布置感应针时的原则和无损检测布置感应针时的原则和无损检测技术相同，技术相同，FSMFSM法中感应针的布

55、置应选法中感应针的布置应选择发生腐蚀、冲蚀或腐蚀开裂可能性择发生腐蚀、冲蚀或腐蚀开裂可能性大的部位。例如：管道的环焊缝，设大的部位。例如：管道的环焊缝，设备的底部，管道的备的底部，管道的“T”T”型接头，弯曲型接头，弯曲或接头拐弯处，罐底及容器进出口，或接头拐弯处，罐底及容器进出口，含有含有CICI- -、COCO2 2、H H2 2S S等腐蚀介质，或有等腐蚀介质，或有微生物活动的环境，有应力集中的部微生物活动的环境，有应力集中的部位（如设备结合部，焊接处等）等。位（如设备结合部，焊接处等）等。 指纹法的优缺点没有元件暴露在腐蚀、磨蚀、高温和高压环境中；没有元件暴露在腐蚀、磨蚀、高温和高压环

56、境中； 没有将杂物引入到管道、容器内部；没有将杂物引入到管道、容器内部； 不存在监测部件的损耗问题；不存在监测部件的损耗问题； 装配或发生误操作时没有泄漏的危险；装配或发生误操作时没有泄漏的危险； 腐蚀速率的测量是在管道、容器壁上进行，无需小探腐蚀速率的测量是在管道、容器壁上进行，无需小探针或试片；针或试片； 敏感性和灵活性要高于大多数非破坏性试验敏感性和灵活性要高于大多数非破坏性试验。 可安装在钢铁或其它金属构件、管线或任意形状的容器上，能可安装在钢铁或其它金属构件、管线或任意形状的容器上，能监测较大的区域，可在显示屏上读出装置实际状况，该系统无需维监测较大的区域，可在显示屏上读出装置实际状

57、况，该系统无需维修，使用寿命等同管道工作寿命，对一般监测不能达到的区域，如：修，使用寿命等同管道工作寿命，对一般监测不能达到的区域，如：埋地管道，核动力站、有毒区域及海底管线和设备等特别有用。埋地管道，核动力站、有毒区域及海底管线和设备等特别有用。 返回管道内壁内窥镜检查法的原理 内窥镜是一种利用光导玻璃纤维传输图象，使操作者内窥镜是一种利用光导玻璃纤维传输图象，使操作者在外部直接观察到中空物体内壁图象的装置。在医学上已在外部直接观察到中空物体内壁图象的装置。在医学上已广泛用于人体内部器官的观察检查。近年来也开始用于检广泛用于人体内部器官的观察检查。近年来也开始用于检查某些难以直接观察部位（如

58、，小管道的内壁，容器的小查某些难以直接观察部位（如，小管道的内壁，容器的小弯曲部位等）的腐蚀状态或施工质量（焊缝、涂层等）。弯曲部位等）的腐蚀状态或施工质量（焊缝、涂层等）。内窥镜的形式和种类很多，按其镜头可选择：前视、后视、内窥镜的形式和种类很多，按其镜头可选择：前视、后视、前斜视、后斜视及环视的物镜；按其所使用的光导纤维可前斜视、后斜视及环视的物镜；按其所使用的光导纤维可选择：柔性和刚性内窥镜。前者使用灵活，特别适合检查选择：柔性和刚性内窥镜。前者使用灵活，特别适合检查形状复杂的弯曲内腔，但得到的图象质量稍差，逊于刚性形状复杂的弯曲内腔，但得到的图象质量稍差，逊于刚性内窥镜得到的图象质量。

59、得到的图象比例和所选用的内窥内窥镜得到的图象质量。得到的图象比例和所选用的内窥镜尺寸有关，还和物镜与目镜距离有关。在观察时，应具镜尺寸有关，还和物镜与目镜距离有关。在观察时，应具有关于图象比例的知识，否则难以从所见到的不均匀尺度有关于图象比例的知识，否则难以从所见到的不均匀尺度关系中获得真实图象的概念。关系中获得真实图象的概念。 应用及发展趋势 这项技术目前在我国腐蚀领域内刚刚开始应用。例这项技术目前在我国腐蚀领域内刚刚开始应用。例如：大庆油田应用如：大庆油田应用GN-1管道内窥仪和工业电视技术来检管道内窥仪和工业电视技术来检查管道内表面的金属腐蚀状况和涂层质量。由管外的电查管道内表面的金属腐

60、蚀状况和涂层质量。由管外的电视屏幕上直接观察管道内壁视屏幕上直接观察管道内壁360o环形视场的图象。环形视场的图象。 借助内窥镜物镜上附加的测量系统，通过机械操作、借助内窥镜物镜上附加的测量系统，通过机械操作、电磁操作或气动操作的传感器还进一步测量腐蚀坑深及电磁操作或气动操作的传感器还进一步测量腐蚀坑深及腐蚀面积。腐蚀面积。 这种技术目前主要用于制造厂对出厂管段内壁（焊这种技术目前主要用于制造厂对出厂管段内壁（焊缝或涂层）的检查。缝或涂层）的检查。 返回在用管道管内检查技术 对现场使用中的管道在线检测方法目前有：对现场使用中的管道在线检测方法目前有： 爬行机器人方式爬行机器人方式 清管器方式清