两种基于电化学噪声技术的腐蚀监测传感器的研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luluxxx
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腐蚀监测是关系工程和生产安全的一个至关重要的环节,极具有研究价值。腐蚀监测传感器是实现金属结构件或设备现场腐蚀监测的基础,它为各种腐蚀监测技术的实施提供了条件。目前,现场的腐蚀监测依然存在着许多难题,如常规的腐蚀监测传感器均采用侵入式的安装方式,会破坏金属结构件,对于大气环境中复杂电偶结构件的腐蚀监测少有研究等。针对这两个难题,同时考虑到电化学噪声技术因其原位、无损且无干扰的测试优点逐渐成为电化学监测技术的前沿,本文设计了两种基于电化学噪声技术的腐蚀监测传感器,其中一种适用于监测水溶液环境中的金属结构件或设备,监测过程中无需与被监测对象进行导线连接,有效地避免了电连接对金属结构件造成的破坏;另一种适用于监测大气环境中复杂电偶结构件的腐蚀状况。结合电化学噪声、电化学阻抗谱和线性极化技术研究了三池型和两池型“NOCS”(No Connection to Substrate)传感器在涂层、缓蚀剂以及裸金属体系中的适用性,同时对适合作为装置中的连接电极进行了筛选,主要是针对SCE电极、Pt丝和自制Ag/AgCl固态参比电极。结果表明,只有当电极自身的电位噪声小于腐蚀体系的电位噪声,并且发生在该电极上的离子-电子转换过程的阻力足够小时,即连接电极自身的噪声电阻小于腐蚀体系的噪声电阻时,该电极才适合作为三池型NOCS传感器的连接电极。受到连接电极自身噪声的影响,连接不同电极的三池型NOCS传感器具有不同的监测范围,连接SCE电极时仅适用于涂层体系,连接自制Ag/AgCl固态参比电极时适用于涂层和缓蚀剂体系,对于适用于裸金属体系的连接电极还需进一步的研究和筛选。对于两池型NOCS传感器,其结构特性影响了传感器对混合电位噪声信号的采集,因此,为保证其电位噪声监测的准确性,要求装置中连接电极自身的电位噪声足够大,并且与被监测腐蚀体系的电位噪声相近,同时为保证其电流噪声监测的准确性,要求发生在连接电极上的离子-电子转换过程的电阻足够小,由于这两个要求是相互矛盾的,因此,两池型NOCS传感器的设计并不合理。在传统大气腐蚀监测仪的基础上设计了适用于监测大气环境中复杂电偶结构件的腐蚀状况的三电极和两电极型的传感器,结合电化学噪声技术、电偶电位和电流测量及宏观形貌观察研究了三电极和两电极型传感器的可靠性。结果表明,基于电化学噪声技术的三电极型传感器可以监测到复杂电偶结构件的腐蚀速率的变化趋势,结合宏观形貌观察,可以给出因腐蚀而诱发危险时的腐蚀速率,并且对危险发生的时间做出预判;对于简化后的两电极型传感器,由于其监测到的电位和电流信号是两电极间的混合电信号,并不能单独给出反映电偶件腐蚀状况的电化学信息,因此不能对大气环境中复杂电偶结构件的腐蚀状况进行可靠的监测。
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