應(yīng)用聲發(fā)射評(píng)定金屬點(diǎn)蝕過程的研究進(jìn)展
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國外的一些學(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)蝕的試件來說該閾值是很低的。
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)蝕過程中有明顯的聲學(xué)活動(dòng),但是認(rèn)為這與氣泡無任何關(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程中氯化物的覆蓋鹽層產(chǎn)生的。如果該過程成立, 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)展過程。將316L 奧氏體不銹鋼放置在3%NaCl 溶液中(pH=2)。在不銹鋼陽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)在陽極極化過程中電流密度較高,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)的陽極方向上使其極化。研究者注意到, 在陽極極化過程中很小的聲發(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,陽極電流密度隨著聲發(fā)射信號(hào)的增加而增加。這正說明了聲發(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)確地說與保護(hù)層的破壞、氫氣泡的產(chǎn)生和金屬陽極分解有關(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)蝕過程中產(chǎn)生的聲信號(hào)是可以被檢測(cè)到的;
評(píng)論