【摘要】：金屬材料由于其優(yōu)越的機械性能而被大量地使用在生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。但是,它們的耐大氣腐蝕能力很低,特別是在含鹽的介質(zhì)中,腐蝕,尤其是局部腐蝕較為嚴(yán)重。如何做好腐蝕特別是局部腐蝕的監(jiān)測工作,對于設(shè)備的防腐措施的制定有著重大的意義。在本論文中,針對金屬的點蝕過程,選取了工業(yè)上常用的Q235碳鋼和3I6L奧氏體不銹鋼作為研究對象,利用聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù),對它們在自然狀態(tài)下的點蝕行為進(jìn)行了原位監(jiān)測。并且,在此基礎(chǔ)上,編制了相關(guān)軟件對信號進(jìn)行包括尾切,保形插值處理,小波降噪,特征提取信號參數(shù)重定義等處理,然后對處理后的信號進(jìn)行聲發(fā)射信號參數(shù)分析,得到了較好的信號聚類。最后,利用SSIM(structural similarity index)指數(shù),在matlab平臺上建立了一種基于金屬腐蝕隨時間變化的聲發(fā)射全過程的一種腐蝕類型鑒別模式。通過以上的研究方法,得到的結(jié)果如下:1)Q235碳鋼試樣在含有C1-介質(zhì)中,開路電位(OCP)變化與聲發(fā)射信號之間無明顯關(guān)聯(lián)。在較低濃度的NaCl溶液中自然浸泡過程中的OCP移動范圍較小。隨著Cl-濃度的逐漸增加,OCP向負(fù)方向移動的范圍也逐漸增大,并最終達(dá)到穩(wěn)定。Q235碳鋼在點蝕過程中的OCP在局部范圍內(nèi)可以與聲發(fā)射行為具有較好的對應(yīng)關(guān)系。但是,隨著C1-濃度的逐漸增加,腐蝕的加劇,他們的對應(yīng)關(guān)系逐漸減弱。這是因為OCP反映的是整個腐蝕界面的電化學(xué)情況,而聲發(fā)射卻是可以記錄材料表面和內(nèi)部的任意變化。Q235碳鋼在發(fā)生點蝕的過程中,蝕坑內(nèi)部的變化對OCP的影響幾乎可以忽略不計,但這些變化都以聲發(fā)射波形的形式被聲發(fā)射系統(tǒng)所采集和記錄;通過建立的分析軟件對Q235碳鋼小孔腐蝕的聲發(fā)射信號進(jìn)行處理后分析得到三類信號:低持續(xù)時間低平均頻率,高持續(xù)時間低平均頻率,高持續(xù)時間高平均頻率或者低持續(xù)時間低計數(shù),高持續(xù)時間低計數(shù)和高持續(xù)時間高計數(shù);2)實現(xiàn)了聲發(fā)射信號與局部小孔腐蝕關(guān)聯(lián)性的規(guī)律研究。316L奧氏體不銹鋼在不同pH值的3.5%NaCl溶液中的自然點蝕具有不同的孕育周期,且點蝕的發(fā)生具有一定的隨機性;電化學(xué)信息主要反映的是宏觀表面的電化學(xué)反應(yīng),而由于閉塞效應(yīng),在點蝕發(fā)展過程中,腐蝕主要在閉塞坑中進(jìn)行。但是,聲發(fā)射可以對材料內(nèi)部變化的真實情況進(jìn)行記錄,反映出點蝕一直在生長,或者停止;當(dāng)316L在受靜載荷的情況下,隨著應(yīng)力的逐步增加,點蝕萌發(fā)的概率也更高。通過波形處理,并將處理后的316L奧氏體不銹鋼點蝕的聲發(fā)射信號進(jìn)行參數(shù)分析,得到三類信號:其中點蝕快速發(fā)展階段的信號以高持續(xù)時間低計數(shù)和高持續(xù)時間高計數(shù)兩類共振型信號為主。而低持續(xù)時間低計數(shù)信號分布于腐蝕的全過程,其波形主要以單一撞擊信號為主。3)通過對聲發(fā)射信號的深入解析,實現(xiàn)了運用聲發(fā)射技術(shù)鑒別腐蝕類別的方法體系。不同金屬材料的點蝕過程具有很大的相似度;縫隙腐蝕與點蝕也具有相似的聲發(fā)射過程;噪聲信號和腐蝕過程的信號具有明顯的區(qū)別;基于SSIM的腐蝕類型鑒別方法可以好的對局部腐蝕,均勻腐蝕以及噪聲信號進(jìn)行區(qū)分。
【圖文】：

小孔腐蝕的聲發(fā)射監(jiān)測發(fā)射監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀逡逑射，有時也稱作應(yīng)力波發(fā)射，它是指材料中局域源快速釋放能量而產(chǎn)生的現(xiàn)象。材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的形變與裂紋擴展，是結(jié)構(gòu)失效的重要機制。形變以及斷裂機制有關(guān)的源，被稱之為聲發(fā)射源。另外，關(guān)于流體泄漏、摩燒等與變形和斷裂機制沒有直接關(guān)系的另一類彈性波源，我們稱之為其他射源。逡逑發(fā)射源發(fā)出的彈性波傳播到材料表面，被位于材料表面的聲發(fā)射傳感器探位移；然后探測器將采集到的機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，最終經(jīng)過放大器放采集系統(tǒng)的處理和記錄（其原理如圖１－１）。這種檢測手段稱之為聲發(fā)射檢的聲發(fā)射技術(shù)是以上世紀(jì)五十年代Ｋａｉｓｅｒ在德國的研宄工作為標(biāo)志開展的。金屬和合金材料在形變的過程中都會產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。在此期間，他提出ａｉｓｅｒ效應(yīng)”，即材料在二次加載時，如應(yīng)力值未達(dá)到上次加載的上限，則不號產(chǎn)生。逡逑換能器￣￣￣邐＾前置放大器邋邐發(fā)射儀逡逑

濃度不斷增加，，水解后使得溶液的酸度進(jìn)一步升高，甚至有時候ｐＨ值接近于零，高濃逡逑度的酸液將急劇地加快陽極溶解速度。這種在閉塞電池內(nèi)進(jìn)行的所謂“自催化酸化作用”，逡逑將使得蝕孔沿重力方向迅速加深，直至把金屬斷面蝕穿（圖１－２）。逡逑

本文編號：2520579