腐蚀监测技术PDF电子书下载

1概述 1

1.1 腐蚀的定义 1

1.2腐蚀损失 1

1.3腐蚀监测及其在腐蚀防护与控制中的重要性 2

1.4本书的组织结构 3

1.5参考文献 4

2腐蚀基础知识和性能表征技术 5

2.1腐蚀的分类 5

2.2全面腐蚀 5

2.3钝化和局部腐蚀 7

2.3.1 电偶腐蚀 9

2.3.2点蚀 10

2.3.3缝隙腐蚀 12

2.3.4成分选择腐蚀（脱合金） 14

2.3.5晶间腐蚀 15

2.4微生物腐蚀 16

2.5流动促进腐蚀和磨损腐蚀 18

2.6应力腐蚀破裂 19

2.7腐蚀疲劳 22

2.8氢脆 24

2.9表征技术 25

2.9.1表面分析技术 25

2.9.2腐蚀产物表征手段 27

2.10参考文献 27

第一篇 腐蚀监测的电化学技术/ 33

3电化学极化技术 35

3.1引言 35

3.2腐蚀的电化学本质 35

3.3能量-电位-电流的关系 36

3.3.1能量 36

3.3.2电位 36

3.3.3电流 40

3.4电化学极化技术测定腐蚀速度 41

3.4.1极化电阻法 42

3.4.2Tafel外推法 46

3.4.3循环动电位极化法 47

3.4.4循环电流阶梯极化法 49

3.4.5恒电位极化法 51

3.4.6电偶腐蚀速率 51

3.5腐蚀电流Icorr与腐蚀速度的转化 51

3.6实验室电极化方法测定腐蚀速度 52

3.6.1 工作电极 54

3.6.2辅助电极 54

3.6.3参比电极 54

3.6.4电解液 55

3.6.5恒电位仪 56

3.7极化法现场测定腐蚀速度 56

3.8极化法测定腐蚀速度的局限性 58

3.8.1溶液电阻 58

3.8.2扫描速度 59

3.8.3电极搭桥 59

3.8.4氧化还原反应的存在 59

3.8.5腐蚀电位的变化 59

3.8.6扩散控制的情况 59

3.8.7仅适用于均匀腐蚀 60

3.9极化法在工业中的应用 60

3.10发展趋势 60

3.11补充资料 61

3.12参考文献 61

4电化学噪声法 64

4.1引言 64

4.1.1什么是电化学噪声？ 64

4.1.2电化学噪声测量的历史 64

4.2电化学噪声的测量 65

4.2.1电化学电位噪声 65

4.2.2电化学电流噪声 65

4.2.3电位和电流噪声同时测量 65

4.2.4仪器要求 65

4.3可替代的电化学噪声方法 67

4.3.1非对称电极法 68

4.3.2切换法 68

4.3.3噪声与阻抗联合测定 69

4.3.4电化学噪声设备的测试 69

4.4电化学噪声的解释 69

4.4.1引言 69

4.4.2时间记录的直接检查 70

4.4.3统计法 70

4.4.4波谱法 74

4.4.5小波分析方法 74

4.4.6混沌法 74

4.4.7神经网络法 74

4.5电化学噪声法和极化电阻法在计算腐蚀速度方面的比较 75

4.5.1 噪声电阻的优势 75

4.5.2电化学噪声法辨别腐蚀类型 75

4.6实际应用 76

4.7谐波失真分析 76

4.8电化学频率调制 78

4.9参考文献 78

5零电阻电流计和流电传感器 81

5.1 引言 81

5.2伽伐尼电流 81

5.3零电阻电流计测量电路 83

5.4应用 83

5.4.1大气 83

5.4.2冷却水 85

5.4.3土壤 85

5.4.4缝隙 86

5.4.5混凝土 89

5.5发展趋势 90

5.6参考文献 91

6微流电池技术 94

6.1引言 94

6.2微流电池方法的原理 94

6.2.1微流电池方法所解决的问题 94

6.2.2物理模型 96

6.2.3获取局部腐蚀速率的微流电池方法 97

6.2.4技术的验证 101

6.2.5基于微流电池方法的局部腐蚀监测仪的现场应用 102

6.3数据解释和应用 104

6.3.1 碳钢腐蚀有效控制的一般问题 104

6.3.2缓蚀剂作用原理 105

6.3.3冷却水处理时的性能问题 106

6.3.4改善冷却水处理性能的集成解决方案 107

6.3.5解释局部腐蚀监测仪读数应考虑的因素 108

6.4应用 112

6.5发展趋势及补充资料 112

6.6参考文献 113

7腐蚀热力学及电位法测定局部腐蚀 116

7.1引言 116

7.2腐蚀热力学 116

7.2.1化学势与电化学势 116

7.2.2电极电势 118

7.2.3吉布斯自由能 119

7.2.4非标准状态下的电极电势 120

7.2.5腐蚀电位与混合电位理论 121

7.3合金的电位序 126

7.4电位法测定局部腐蚀 127

7.4.1钝态 128

7.4.2局部腐蚀敏感性指标 130

7.4.3局部腐蚀敏感性指标的测定 131

7.5总结 134

7.6参考文献 134

8多电极系统 137

8.1引言 137

8.2早期多电极系统 137

8.3非耦合多电极矩阵 139

8.4耦合多电极系统的腐蚀探测 140

8.5耦合多电极系统用于空间腐蚀及电化学研究 142

8.6耦合多电极矩阵系统的空间腐蚀测定 143

8.7耦合多电极矩阵传感器的简单输出参数 145

8.7.1腐蚀监测耦合多电极矩阵传感器的原理 145

8.7.2局部腐蚀最大速率 149

8.7.3用耦合多电极矩阵传感器与局部腐蚀速率因子估计均匀腐蚀速率 151

8.7.4用耦合多电极矩阵传感器与局部腐蚀深度因子估计均匀腐蚀深度 152

8.7.5局部腐蚀累计最大速率 155

8.8内部电流、导电沉积物和缝隙对CMAS探头表面裂纹的最小影响 159

8.8.1内部电流对耦合多电极矩阵传感器测定局部腐蚀速率的最小影响 159

8.8.2含H2 S环境中腐蚀产物的形成对耦合多电极矩阵传感器测定局部腐蚀速率的最小影响 162

8.8.3裂纹对耦合多电极矩阵传感器测定局部腐蚀速率的最小影响 164

8.9耦合多电极矩阵传感器测定腐蚀速率的确认 165

8.9.1 与工业冷却水系统中碳钢试片数据的比较 166

8.9.2与海水系统中碳钢、铝、不锈钢试片数据的比较 167

8.9.3与铝合金多电极贯穿探头数据的比较 168

8.10实时腐蚀监测耦合多电极矩阵传感器的应用 170

8.11多电极系统的局限性 171

8.12总结 172

8.13参考文献 172

第二篇 腐蚀监测的其他物理化学方法/ 181

9重量分析技术 183

9.1 引言 183

9.2热重分析（TGA）技术 183

9.3石英晶体微量天平（QCM）技术 185

9.3.1 QCM原理 186

9.3.2石英晶体微量天平实验及设备 189

9.3.3耗散技术 190

9.3.4电化学石英晶体微量天平 191

9.4重量分析技术总结 193

9.5参考文献 194

10放射性示踪法 196

10.1 原理及历史 196

10.2前提 197

10.3标号法 198

10.3.1 整体活化或热中子活化 198

10.3.2薄层活化或表面层活化 199

10.4潜在同位素 200

10.5腐蚀单位的转化及校准 200

10.6应用及局限性 201

10.6.1 应用示例 201

10.6.2局限性 204

10.7补充资料 204

10.8参考文献 204

11电阻技术 205

11.1引言及背景 205

11.2感测探针设计 207

11.3应用实例 209

11.3.1 化工及石油和天然气工业 209

11.3.2混凝土结构 210

11.3.3大气 210

11.3.4土壤腐蚀 211

11.4感测探针的电子器件和仪表 212

11.5电阻法的演化 213

11.5.1电感法 213

11.5.2场信号法 215

11.6优点和局限性 216

11.7结束语 216

11.8参考文献 217

12腐蚀监测无损评价技术 218

12.1引言 218

12.2腐蚀监测无损评价技术 218

12.2.1超声波监测技术 219

12.2.2涡流 220

12.2.3声发射及设备 222

12.2.4导波及设备 223

12.2.5红外热成像 227

12.3发展趋势 229

12.4参考文献 230

13氢渗透测量技术在石油化工装置上的应用 233

13.1引言 233

13.2导致氢渗透的原因及测量 233

13.3用氢通量测量仪器测量氢活性 234

13.4应用实例 236

13.4.1用氢通量技术评估氢损伤 236

13.4.2除氢处理 237

13.4.3用氢通量展示酸性气体腐蚀和相关介质腐蚀 237

13.3.4用氢通量显示HF酸腐蚀 238

13.4.5环烷酸腐蚀和硫酸根腐蚀 238

13.5参考文献 238

14旋转笼及喷射冲击技术 240

14.1引言 240

14.2旋转笼 240

14.2.1历史 240

14.2.2旋转笼设备 241

14.2.3旋转笼的流动特性 241

14.2.4均匀腐蚀与局部腐蚀的模拟 245

14.2.5旋转笼的典型应用 245

14.3喷射冲击 247

14.3.1历史 247

14.3.2喷射冲击装置 247

14.3.3喷射冲击的流体特性 249

14.3.4均匀腐蚀与局部腐蚀的模拟 250

14.3.5喷射冲击的典型应用 251

14.4根据实验室测试结果预测工业应用 251

14.4.1 管道剪切应力 251

14.4.2管道与旋转笼的相互关系 253

14.4.3管道与喷射冲击的相互关系 253

14.5发展趋势 253

14.6补充资料 253

14.7参考文献 254

第三篇 特殊环境下的腐蚀监测及其他/ 257

15微生物环境下的腐蚀监测 259

15.1引言 259

15.1.1生物膜 259

15.1.2 MIC监测 260

15.1.3离线生物膜监测 260

15.1.4在线污垢监测 262

15.2 MIC的腐蚀监测 264

15.2.1离线方法 264

15.2.2在线技术 264

15.3电化学传感器对MIC的风险评价 268

15.3.1 BIoGEORGE系统 269

15.3.2 BIOX系统 270

15.4在线监测整体系统 274

15.5案例介绍 276

15.5.1不锈钢缝隙腐蚀的抑制 276

15.5.2电厂冷却水处理的优化 277

15.5.3矿泉水厂生物膜的检测 279

15.5.4废水消毒处理的测试 279

15.5.5电厂铜合金冷凝管钝化的监测 279

15.5.6钢厂冷却水处理的监测 281

15.5.7 冷却塔水处理的评价 281

15.6总结 282

15.7参考文献 283

16混凝土的腐蚀监测 288

16.1引言 288

16.2混凝土中腐蚀恶化机制 289

16.2.1 一般恶化模型 289

16.2.2初始阶段 289

16.2.3恶化阶段 293

16.2.4结构服役寿命管理 295

16.3混凝土中腐蚀评估及腐蚀风险 296

16.3.1碳酸化 296

16.3.2氯化物含量 297

16.3.3水含量及混凝土电阻率 297

16.3.4电位值 299

16.3.5腐蚀速率 299

16.4腐蚀监测传感器 300

16.4.1 用于耐久性评估的测量分类 300

16.4.2氯化物含量测量传感器 301

16.4.3水泥电阻测量传感器 302

16.4.4电势测量传感器 303

16.4.5去钝化和腐蚀速率测量传感器 303

16.5数据评价 307

16.5.1数据采集速度 307

16.5.2耐久性评估中的数据监测 307

16.6应用 307

16.6.1 应用领域 307

16.6.2基本条件及限制 308

16.6.3应用实例 309

16.7结论 311

16.8参考文献 311

17土壤的腐蚀监测 314

17.1引言 314

17.2土壤腐蚀探头类型 314

17.3电阻探头 314

17.3.1 电阻探头的类型 315

17.3.2典型应用 318

17.3.3电阻探头安装位置的选择 319

17.4监测及数据解释 319

17.5效果标准 320

17.6参考文献 321

17.7参考书目 321

18涂层下腐蚀监测 322

18.1 引言 322

18.2涂层下腐蚀监测方法 323

18.2.1电化学阻抗谱 323

18.2.2电化学噪声 329

18.2.3其他技术 329

18.3小结 330

18.4参考文献 330

19阴极保护监测 332

19.1 引言 332

19.2阴极保护监测 334

19.3阴极保护监测技术 337

19.4阴极保护监测工艺 344

19.5腐蚀防护效果 345

19.6监测结果及维护时机 349

19.7结构物价值的增加 349

19.8较低的更新及维修成本 349

19.9阴极保护监测是美国政府的最低要求 349

19.10监测频率增强腐蚀防护效果 350

19.11 NACE推荐 350

19.12关于危险环境的阴极保护监测 351

19.13现场数据有利于阴极保护监测 351

19.14数据管理 351

19.15总结 353

19.16参考文献 353

20远程监测和计算机应用 354

20.1引言 354

20.1.1为何进行远程监测 354

20.1.2本章内容 355

20.1.3远程监测基础 355

20.1.4远程监测系统的关键因素 356

20.2数据处理 357

20.2.1 数据的性质与临界状态 358

20.2.2数据传输量和频率 358

20.3通信网络 359

20.3.1私人网络 359

20.3.2固定网与局域网 360

20.3.3固定与移动站点 361

20.3.4过时的广域网 362

20.3.5固定站点的广域网选择 363

20.4具体要求 364

20.4.1电源要求 364

20.4.2环境要求 365

20.4.3输入要求 365

20.4.4远程控制；输出要求 366

20.5 NOC和支持系统 367

20.5.1网络运行中心基础 367

20.5.2数据安全与冗余 368

20.5.3数据的输出、分析与归类 368

20.5.4报警通知 369

20.5.5支持系统 369

20.6补充资料 370

20.7参考文献 370

21腐蚀预测模型 371

21.1引言 371

21.2经验模型举例 373

21.2.1自然环境下的均匀腐蚀模型 373

21.2.2工业加工环境下的均匀腐蚀模型 376

21.2.3流体加速腐蚀的经验模型 377

21.2.4局部腐蚀的经验模型 377

21.2.5统计方法预测局部腐蚀 378

21.2.6人工神经网络模型 381

21.2.7专家系统 382

21.3机制模型（基于物理的） 382

21.3.1热力学模型 383

21.3.2均匀腐蚀模型 386

21.3.3局部腐蚀模型 389

21.4发展趋势 397

21.5参考文献 397

21.5.1一般阅读和更多资料的来源 397

21.5.2详细参考文献 398

第四篇 应用及研究/ 403

22发动机排放系统的腐蚀监测 405

22.1引言 405

22.2往复式发动机燃烧及排放 406

22.2.1燃烧过程及影响因素 406

22.2.2操作变量对于燃烧产物形成的影响 408

22.2.3催化剂的影响 409

22.3腐蚀源的形成 409

22.3.1硫酸的形成 410

22.3.2硝酸的形成 410

22.3.3羧酸 410

22.4监测技术 411

22.4.1 经典重量法 411

22.4.2利用电阻探头原位测量腐蚀性 412

22.4.3湿化学分析技术 415

22.5当前问题及未来需要 416

22.6参考文献 417

23微流电池技术对冷却水系统的腐蚀监测 418

23.1引言 418

23.2腐蚀防护项目选择及优化 418

23.3化学处理设备的项目优化 420

23.4通过初步冷却塔测试进行项目优化 424

23.5精炼厂碳氢化合物泄漏探测及控制 427

23.6精炼厂泄漏探测及优化 430

23.7含盐水冷却水系统中黄铜腐蚀防护 431

23.8参考文献 438

24造纸工业的腐蚀监测 439

24.1 引言 439

24.2实验过程 440

24.2.1造纸机腐蚀 440

24.2.2多次蒸发器系统 442

24.3结果和分析 445

24.3.1 造纸机腐蚀 445

24.3.2蒸发器腐蚀 447

24.4结论 450

24.4.1 造纸机腐蚀 450

24.4.2蒸发器腐蚀 450

24.5致谢 451

24.6参考文献 451

25利用新型监测技术进行化工设备的腐蚀控制 453

25.1引言 453

25.2调查 453

25.2.1三电极电化学噪声测定原理 453

25.2.2三电极电化学噪声测定的验证 456

25.3监测及腐蚀防护 456

25.3.1以化工厂所受腐蚀破坏为例的概要说明 456

25.3.2测量准备 457

25.3.3安装测量设备 458

25.3.4监测及结果 459

25.4结论 461

25.5参考文献 461

26耦合多电极阵列传感器（CMAS）在阴极保护条件下的腐蚀监测 462

26.1引言 462

26.2采用CMAS探头对阴极保护系统的腐蚀速率进行测定 463

26.3碳钢在模拟海水中局部腐蚀速率的测定 464

26.3.1临界保护电位的测定 465

26.3.2阴极保护条件下的腐蚀速率测定 466

26.3.3小结 469

26.4碳钢在混凝土中局部腐蚀速率的测定 469

26.4.1 在新预拌混凝土中碳钢的局部腐蚀 470

26.4.2阴极保护时的局部腐蚀速率 470

26.4.3小结 471

26.5阴极保护条件下碳钢在土壤中局部腐蚀速率的测定 471

26.5.1 浸透模拟海水的土壤中的腐蚀速率 472

26.5.2阴极保护条件下的腐蚀速率 474

26.5.3小结 474

26.6阴极保护条件下碳钢在饮用水中局部腐蚀速率的测定 474

26.6.1最大局部腐蚀速率 475

26.6.2均匀腐蚀速率 475

26.6.3探头电位 476

26.6.4测试后探头的表观检查 477

26.6.5小结 478

26.7参考文献 479

27采用丝束电极研究暂时性保护油膜下金属的腐蚀 480

27.1 引言 480

27.2有机涂层的导电机制 481

27.2.1盐溶液中TPOC的离子/电子导电性能 482

27.2.2盐溶液中TPOC降解时的半导体转变 484

27.3丝束电极及其工作原理 486

27.4丝束电极的应用 487

27.4.1暂时性保护油膜失效前的电位变化 487

27.4.2暂时性保护油膜膜下金属腐蚀的研究 487

27.4.3暂时性保护油膜耐污性能的研究 488

27.4.4润滑剂及其对TPOC腐蚀行为影响研究 488

27.5参考文献 489

28场指纹检测仪（FSM-IT）腐蚀监测 495

28.1引言 495

28.1.1场指纹检测仪（FSM-IT） 495

28.1.2潮湿酸性气体管道腐蚀监测的典型挑战 496

28.2实例研究 497

28.2.1 6in含硫气体管道实例研究 497

28.2.2 4in含硫气体管道实例研究 497

28.2.3 30in工业用水管道实例研究 499

28.2.4 6in含硫气体管道实例研究 501

28.2.5 48in输油管道实例研究 501

28.2.6 8in含硫气体生产管道实例研究 502

28.2.7摘要 504

28.3致谢 504

28.4参考文献 504