應用聲發(fā)射評定金屬點蝕過程的研究進展
加入技術交流群
摘要: 點蝕是金屬腐蝕中最危險的腐蝕形態(tài)。文章介紹了目前應用聲發(fā)射技術對金屬點蝕進行評價的方法,認為應用聲發(fā)射技術探測鋼點蝕,無論是實驗室條件下還是在實際工程上,都是一種有效的工具。但是關于聲發(fā)射信號源的產生,學者們卻持不同的觀點。他們認同的一種觀點是點蝕的擴展伴隨聲源活動性的增加,而且在點蝕速率和聲源活動性之間存在一定的相關性。結果證明聲發(fā)射技術的特殊性質正適合于對結構材料的監(jiān)測。
關鍵詞: 聲發(fā)射(AE);金屬點蝕;評定
1 引言
點蝕是一種高度集中的局部腐蝕形態(tài), 其破壞性比全面腐蝕大得多。特別是不銹鋼在含有氯化物的介質中往往易產生點蝕, 其結果是在材料表面幾乎保持原樣的情況下有蝕坑形成, 小而深的孔可能使金屬板穿孔,引起物料流失、火災、爆炸等事故,它是破壞性和隱患最大的腐蝕形態(tài)之一。雖然目前有很多研究點蝕的方法,如循環(huán)極化(最常用的方法)、微觀金相學、維氏硬度測量、決定點蝕電壓的推斷法
和熱電流法,但它們都不能應用于工程實踐。聲發(fā)射(AE)技術具有對研究的材料無損害的優(yōu)點,因此是實驗室和現場研究點蝕的有效方法。
2 聲發(fā)射技術概述
聲發(fā)射是指物體在受到形變或外界作用時，因迅速釋放(彈性)能量而產生瞬態(tài)應力波的一種物理現象。其基本原理為:當材料中有聲發(fā)射現象究工作。發(fā)生時由聲源發(fā)射出的每一個聲信號都包含了材料內部結構、缺陷性質和狀態(tài)變化的豐富信息。因此，聲發(fā)射檢測技術的基本原理就是用靈敏的儀器來接收和處理這些聲信號，通過對聲發(fā)射源特征參數（能量、計數、事件、延遲、上升時間等）的分析和研究，推斷出材料或結構內部活動缺陷的位置、狀態(tài)變化程度和發(fā)展趨勢。若將背景噪聲識別和輔助信息（例如載荷、位移、溫度和應變等）的綜合分析考慮在內。
3 應用聲發(fā)射探測金屬點蝕過程的理論研究進展早在20 世紀80 年代就有不少學者研究過腐蝕過程的聲發(fā)射現象, 并試圖利用AE技術來監(jiān)測腐蝕過程。當時研究較多的是應力腐蝕開裂過程中的聲發(fā)射。由于一般采用窄帶AE傳感器接收信號,并使用參數分析方法，人們很難將接收到的AE信號與產生AE的源機制相聯系。因此,有關這方面的研究一直進展不大。20 世紀90 年代后,隨著全數字聲發(fā)射儀器和寬帶AE傳感器的出現,加上模態(tài)聲發(fā)射理論的建立,人們在研究源機制方面取得不小進展, 這也為研究金屬點蝕過程產生AE的源機制奠定了基礎。文獻對金屬點蝕的AE源機制作了深入的理論研究,指出點蝕是由于(鈍化)膜破裂引起的,而伴隨膜破裂過程會向物體施加一作用力,從而產生應力波即聲發(fā)射。另外,在腐蝕發(fā)生時,微小氫氣泡的破裂也會產生AE信號,其原理與膜破裂相同。文獻認為該力可分為沿板平面方向(IP)分量和垂直板平面方向的(00P)分量。其板結構坐標示意圖見圖2。通過計算,金屬點蝕AE信號有典型的擴展波和彎曲波特性。根據聲波到達兩傳感器的時差可以估算出其傳播速度,從而與噪聲信號相區(qū)別。為了證明聲發(fā)射確實可以檢測到金屬腐蝕信號,
計算出板厚為2mm的合金鋁在其膜破裂過程中產生的F力（僅先考慮縱波的貢獻）在垂直方向的質點位移為9×10.15相應于該位移所產生的電壓值為17uV，由于該電壓遠大于前置放大器的輸入噪聲水平（2.5uV有效值或7.5uV峰值),從而從理論上說明點蝕過程中的氣泡或膜破裂所產生的聲信號是可以被檢測到的。
評論