應(yīng)用聲發(fā)射評(píng)定金屬點(diǎn)蝕過(guò)程的研究進(jìn)展
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國(guó)外的一些學(xué)者在應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)點(diǎn)蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè)方面做了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。希望能將金屬腐蝕損傷與聲發(fā)射的某些參數(shù)建立起聯(lián)系。
Fregonese，Idrissi，Mazille，Renaud和Cetre對(duì)奧氏體不銹鋼的點(diǎn)蝕過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。將奧氏體不銹鋼316L放入pH=2的3%NaCl溶液中，測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)三電極系統(tǒng)，同時(shí)聲學(xué)信號(hào)是在陽(yáng)極極化和循環(huán)極化的情況下被記錄的，測(cè)量的目標(biāo)是腐蝕的起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)采用MISTRAS軟件，前置放大器和R15壓電傳感器（帶寬為100Hz～500kHz)。研究證實(shí)在記錄每個(gè)有效聲學(xué)信號(hào)之前都要產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間延遲，該時(shí)間延遲對(duì)應(yīng)于聲發(fā)射信號(hào)中的延遲。同時(shí)，在循環(huán)極化和恒電位實(shí)驗(yàn)中觀察到一個(gè)電流密度閾值，這個(gè)閾值依賴于正在擴(kuò)展的坑蝕數(shù)，而對(duì)于易發(fā)生點(diǎn)蝕的試件來(lái)說(shuō)該閾值是很低的。
研究表明，記錄的聲學(xué)信號(hào)與坑蝕周圍氫的發(fā)展有關(guān)。其中，Magaino觀察到在陽(yáng)極極化鋁（放置在含有20mg/1 Cu離子的0.05MNaC1溶液中）蝕坑不斷增加的過(guò)程中有氫產(chǎn)生。而Rettting和Felsena于1976年發(fā)表文章證實(shí)浸在鹽水中的鋁絲在腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的聲信號(hào)計(jì)數(shù)率與氫產(chǎn)生率之間存在線性關(guān)系。
Jones和Friesel研究了304系列不銹鋼的點(diǎn)蝕所持觀點(diǎn)與上述不同。雖然文中聲稱在點(diǎn)蝕過(guò)程中有明顯的聲學(xué)活動(dòng),但是認(rèn)為這與氣泡無(wú)任何關(guān)系。盡管他們還不是很清楚金屬腐蝕產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)的過(guò)程,卻仍然確信聲源是由氧化層的破裂或者是由鋼材再鈍化過(guò)程中氯化物的覆蓋鹽層產(chǎn)生的。如果該過(guò)程成立, 那么只有大約3%的點(diǎn)蝕會(huì)產(chǎn)生聲學(xué)活動(dòng)。
Mazille, Rothea 和Tronel 也開(kāi)展了有關(guān)奧氏體不銹鋼的研究。他們應(yīng)用聲發(fā)射連續(xù)監(jiān)測(cè)了本地水溶液引起的腐蝕破壞及其發(fā)展過(guò)程。將316L 奧氏體不銹鋼放置在3%NaCl 溶液中(pH=2)。在不銹鋼陽(yáng)極極化前研究人員記錄到了一些低幅度的信號(hào)。他們發(fā)現(xiàn)在陽(yáng)極極化過(guò)程中電流密度較高,并在有效聲信號(hào)出現(xiàn)之前存在一個(gè)較短的蝕坑開(kāi)始時(shí)間。當(dāng)點(diǎn)蝕發(fā)展到一定程度,即腐蝕尺寸和數(shù)量都很穩(wěn)定并且非常高時(shí),這時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射事件是十分有用的。他們注意到發(fā)射出的聲信號(hào)是由腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣所致。根據(jù)聲發(fā)射事件與點(diǎn)蝕之間的依附曲線圖,Mazille, Rothea 和Tronel 推斷出,AE技術(shù)通過(guò)相對(duì)準(zhǔn)確的點(diǎn)蝕速率和高的聲發(fā)射活動(dòng)之間的關(guān)系來(lái)監(jiān)測(cè)點(diǎn)蝕的發(fā)展,是一種很有效的方法。
Cakir,Tuncell 和Aydin 從聲學(xué)上研究了在Hank's溶液(pH=4)中伸展很慢的316L 不銹鋼,并在點(diǎn)蝕電壓(+110mV / SCE)的陽(yáng)極方向上使其極化。研究者注意到, 在陽(yáng)極極化過(guò)程中很小的聲發(fā)射活動(dòng)產(chǎn)生很低的電流密度(i = 5μA/cm2),而在+110mV(SCE)以上的電壓作用下,陽(yáng)極電流密度隨著聲發(fā)射信號(hào)的增加而增加。這正說(shuō)明了聲發(fā)射信號(hào)的電化學(xué)性質(zhì)。在Hank's 溶液中進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的試件,80%都記錄有AE信號(hào)。研究表明,不銹鋼至少在某一處發(fā)生了膜破裂(即使非常小),才會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào),而在鋼的變形過(guò)程中聲發(fā)射活動(dòng)性不斷增加。他們認(rèn)為AE信號(hào)源與材料點(diǎn)蝕的發(fā)生有關(guān), 更準(zhǔn)確地說(shuō)與保護(hù)層的破壞、氫氣泡的產(chǎn)生和金屬陽(yáng)極分解有關(guān)。
耿榮生采用從飛機(jī)機(jī)翼上取下的、置于特殊溶液中的LY12 鋁合金試件進(jìn)行聲學(xué)測(cè), 用Mistras-2001 型聲發(fā)射系統(tǒng)記錄聲發(fā)射信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,聲發(fā)射能對(duì)腐蝕發(fā)生的初期,即腐蝕萌生加以預(yù)報(bào),而且十分靈敏。在點(diǎn)蝕過(guò)程中,真正由腐蝕產(chǎn)生的信號(hào)與噪聲信號(hào)有明顯區(qū)別，即腐蝕產(chǎn)生以彎曲波為主的聲發(fā)射信號(hào)，且有較寬的頻率分布范圍，而噪聲信號(hào)延續(xù)時(shí)間短、頻率范圍窄、幅度集中在40dB以下，這使得識(shí)別腐蝕AE與噪聲信號(hào)的工作極大地得到了簡(jiǎn)化。
5 評(píng)述
眾多學(xué)者應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)研究金屬腐蝕,目前已經(jīng)取得了一些階段性的成果:(1)從理論上證明點(diǎn)蝕過(guò)程中產(chǎn)生的聲信號(hào)是可以被檢測(cè)到的;
評(píng)論