小孔腐蚀的声发射监测

发布时间：2019-07-29 15:10

【摘要】：金属材料由于其优越的机械性能而被大量地使用在生产和生活的各个领域。但是,它们的耐大气腐蚀能力很低,特别是在含盐的介质中,腐蚀,尤其是局部腐蚀较为严重。如何做好腐蚀特别是局部腐蚀的监测工作,对于设备的防腐措施的制定有着重大的意义。在本论文中,针对金属的点蚀过程,选取了工业上常用的Q235碳钢和3I6L奥氏体不锈钢作为研究对象,利用声发射监测技术,对它们在自然状态下的点蚀行为进行了原位监测。并且,在此基础上,编制了相关软件对信号进行包括尾切,保形插值处理,小波降噪,特征提取信号参数重定义等处理,然后对处理后的信号进行声发射信号参数分析,得到了较好的信号聚类。最后,利用SSIM(structural similarity index)指数,在matlab平台上建立了一种基于金属腐蚀随时间变化的声发射全过程的一种腐蚀类型鉴别模式。通过以上的研究方法,得到的结果如下:1)Q235碳钢试样在含有C1-介质中,开路电位(OCP)变化与声发射信号之间无明显关联。在较低浓度的NaCl溶液中自然浸泡过程中的OCP移动范围较小。随着Cl-浓度的逐渐增加,OCP向负方向移动的范围也逐渐增大,并最终达到稳定。Q235碳钢在点蚀过程中的OCP在局部范围内可以与声发射行为具有较好的对应关系。但是,随着C1-浓度的逐渐增加,腐蚀的加剧,他们的对应关系逐渐减弱。这是因为OCP反映的是整个腐蚀界面的电化学情况,而声发射却是可以记录材料表面和内部的任意变化。Q235碳钢在发生点蚀的过程中,蚀坑内部的变化对OCP的影响几乎可以忽略不计,但这些变化都以声发射波形的形式被声发射系统所采集和记录;通过建立的分析软件对Q235碳钢小孔腐蚀的声发射信号进行处理后分析得到三类信号:低持续时间低平均频率,高持续时间低平均频率,高持续时间高平均频率或者低持续时间低计数,高持续时间低计数和高持续时间高计数;2)实现了声发射信号与局部小孔腐蚀关联性的规律研究。316L奥氏体不锈钢在不同pH值的3.5%NaCl溶液中的自然点蚀具有不同的孕育周期,且点蚀的发生具有一定的随机性;电化学信息主要反映的是宏观表面的电化学反应,而由于闭塞效应,在点蚀发展过程中,腐蚀主要在闭塞坑中进行。但是,声发射可以对材料内部变化的真实情况进行记录,反映出点蚀一直在生长,或者停止;当316L在受静载荷的情况下,随着应力的逐步增加,点蚀萌发的概率也更高。通过波形处理,并将处理后的316L奥氏体不锈钢点蚀的声发射信号进行参数分析,得到三类信号:其中点蚀快速发展阶段的信号以高持续时间低计数和高持续时间高计数两类共振型信号为主。而低持续时间低计数信号分布于腐蚀的全过程,其波形主要以单一撞击信号为主。3)通过对声发射信号的深入解析,实现了运用声发射技术鉴别腐蚀类别的方法体系。不同金属材料的点蚀过程具有很大的相似度;缝隙腐蚀与点蚀也具有相似的声发射过程;噪声信号和腐蚀过程的信号具有明显的区别;基于SSIM的腐蚀类型鉴别方法可以好的对局部腐蚀,均匀腐蚀以及噪声信号进行区分。
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小孔腐蚀的声发射监测发射监测技术发展现状逡逑射，有时也称作应力波发射，它是指材料中局域源快速释放能量而产生的现象。材料在应力作用下产生的形变与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。形变以及断裂机制有关的源，被称之为声发射源。另外，关于流体泄漏、摩烧等与变形和断裂机制没有直接关系的另一类弹性波源，我们称之为其他射源。逡逑发射源发出的弹性波传播到材料表面，被位于材料表面的声发射传感器探位移；然后探测器将采集到的机械振动转换为电信号，最终经过放大器放采集系统的处理和记录（其原理如图１－１）。这种检测手段称之为声发射检的声发射技术是以上世纪五十年代Ｋａｉｓｅｒ在德国的研宄工作为标志开展的。金属和合金材料在形变的过程中都会产生声发射现象。在此期间，他提出ａｉｓｅｒ效应”，即材料在二次加载时，如应力值未达到上次加载的上限，则不号产生。逡逑换能器￣￣￣逦＾前置放大器邋逦发射仪逡逑

浓度不断增加，，水解后使得溶液的酸度进一步升高，甚至有时候ｐＨ值接近于零，高浓逡逑度的酸液将急剧地加快阳极溶解速度。这种在闭塞电池内进行的所谓“自催化酸化作用”，逡逑将使得蚀孔沿重力方向迅速加深，直至把金属断面蚀穿（图１－２）。逡逑

本文编号：2520579