工业腐蚀监测概述

工业腐蚀监测可以定义为对设备的腐蚀或破坏所进行的系统测量，其目的在于弄清腐蚀过程和了解腐蚀控制的应用情况以及控制效果。腐蚀监测的原理并不新颖，但是在深入了解腐蚀机理之前，其实际应用只能局限在比较简单的场合。在许多情况下，腐蚀监测与电子技术有关，随着电子工业的发展，已使腐蚀监测原理应用到更复杂的场合 。

工业腐蚀监测的主要要求和任务如下。

（1）诊断腐蚀的方法：进行不停车的腐蚀监测可以提供设备腐蚀状态的信息，了解腐蚀速度和腐蚀类型，寻求腐蚀的诱发条件，为研究人员和操作人员提供其他方法难以得到的信息。

（2）监测防腐蚀措施的效果：通过对原始状态和采用防腐蚀措施后的设备状态监测，可以了解和确定腐蚀问题的解决效果。为了保证腐蚀监测的长期有效，往往需要建立常设的监测装置来增强监测效果。

（3）提供管理和操作信息：日常的管理和操作除了保证正常生产外，还应当使设备的腐蚀行为维持在允许的范围内。生产和试车中任何工艺的变化都会影响生产装置的腐蚀，这些影响虽然常常难以预测或者模拟，但是通过腐蚀监测技术提供的信息，常常能保障生产装置在危害最小的状态下进行满负荷试车或者生产。另外，腐蚀监测提供的连续信息和积累的原始腐蚀数据对管理日常的检修和每年大修都是非常有用的。

（4）作为控制系统的一部分：将监测的腐蚀信息反馈去控制生产装置的某些部分，达到控制腐蚀的目的。例如利用电位监测控制阳极保护或者阴极保护系统，利用电阻探针控制缓蚀剂的加入等等，但是这都限于比较简单的情况。相信随着微机在腐蚀监控中的应用，将会加速这方面的进展 。

（1）现场表观检查法

现场表观检查法是最基本的腐蚀检测方法。现场检测是定性评价，需要技术人员具有一定的经验，一般在停车和打开设备时，采用肉眼或者借助工具观察设备表面的腐蚀状况。对于许多大型设备(如塔、容器、锅炉)是定期例行检查的项目之一。

现场检测主要目的是检测设备是否遭受严重腐蚀．观察腐蚀的程度和位置，初步分析腐蚀的类型和原因：确定防腐蚀的基本措施。

（2）挂 片 法

评判一种环境对材料的腐蚀性，最直观的方式是把材料试样在该环境中暴露一定时间之后，测量材料发生的变化，这就是挂片法的基础。尽管已经有测量金属腐蚀的快速响应仪器，但挂片法仍然是过程装备腐蚀检测中使用广泛的方法之一。

挂片法的优点是对于许多不同材料可以同时进行对比试验和平行试验，可以根据试样获得确切的腐蚀类型。挂片法的局限性在于只能确定试验周期内的平均腐蚀速度，难以代表设备工艺参数短时间变化时的腐蚀状况；另外，对局部腐蚀效应不能很好地重现(例如孔蚀、磨蚀、水线腐蚀等) 。

《腐蚀监测技术》是关于腐蚀监测的系统性著作。内容包括各种监测技术、各种防腐蚀方法所适应的监测技术、特殊环境下的腐蚀监测技术、监测技术的实际应用案例等。涉及电化学技术、电化学噪声法、微流电池技术、多电极系统、重量分析技术、放射性示踪法、电阻技术、氢流量测试法、旋转笼及喷射冲击技术、场特征法等监测技术，重点对微生物环境下的腐蚀监测、混凝土的腐蚀监测、土壤的腐蚀监测、涂层下的腐蚀监测、远程监测、发动机排放系统的腐蚀监测、冷却水系统的腐蚀监测、化工设备的腐蚀监测进行了介绍，全面实用。《腐蚀监测技术》适合于从事现场腐蚀监测、腐蚀科研和教学的科学技术人员使用，还可以作为腐蚀与防护专业的教材或参考书。

1概述

1.1腐蚀的定义

1.2腐蚀损失

1.3腐蚀监测及其在腐蚀防护与控制中的重要性

1.4本书的组织结构

1.5参考文献

2腐蚀基础知识和性能表征技术

2.1腐蚀的分类

2.2全面腐蚀

2.3钝化和局部腐蚀

2.3.1电偶腐蚀

2.3.2点蚀

2.3.3缝隙腐蚀

2.3.4成分选择腐蚀(脱合金)

2.3.5晶间腐蚀

2.4微生物腐蚀

2.5流动促进腐蚀和磨损腐蚀

2.6应力腐蚀破裂

2.7腐蚀疲劳

2.8氢脆

2.9表征技术

2.9.1表面分析技术

2.9.2腐蚀产物表征手段

2.10参考文献

第一篇 腐蚀监测的电化学技术

3电化学极化技术

3.1引言

3.2腐蚀的电化学本质

3.3能量"para" label-module="para">

3.3.1能量

3.3.2电位

3.3.3电流

3.4电化学极化技术测定腐蚀速度

3.4.1极化电阻法

3.4.2Tafel外推法

3.4.3循环动电位极化法

3.4.4循环电流阶梯极化法

3.4.5恒电位极化法

3.4.6电偶腐蚀速率

3.5腐蚀电流Icorr与腐蚀速度的转化

3.6实验室电极化方法测定腐蚀速度

3.6.1工作电极

3.6.2辅助电极

3.6.3参比电极

3.6.4电解液

3.6.5恒电位仪

3.7极化法现场测定腐蚀速度

3.8极化法测定腐蚀速度的局限性

3.8.1溶液电阻

3.8.2扫描速度

3.8.3电极搭桥

3.8.4氧化还原反应的存在

3.8.5腐蚀电位的变化

3.8.6扩散控制的情况

3.8.7仅适用于均匀腐蚀

3.9极化法在工业中的应用

3.10发展趋势

3.11补充资料

3.12参考文献

4电化学噪声法

4.1引言

4.1.1什么是电化学噪声？

4.1.2电化学噪声测量的历史

4.2电化学噪声的测量

4.2.1电化学电位噪声

4.2.2电化学电流噪声

4.2.3电位和电流噪声同时测量

4.2.4仪器要求

4.3可替代的电化学噪声方法

4.3.1非对称电极法

4.3.2切换法

4.3.3噪声与阻抗联合测定

4.3.4电化学噪声设备的测试

4.4电化学噪声的解释

4.4.1引言

4.4.2时间记录的直接检查

4.4.3统计法

4.4.4波谱法

4.4.5小波分析方法

4.4.6混沌法

4.4.7神经网络法

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

4.5.1噪声电阻的优势

4.5.2电化学噪声法辨别腐蚀类型

4.6实际应用

4.7谐波失真分析

4.8电化学频率调制

4.9参考文献

5零电阻电流计和流电传感器

5.1引言

5.2伽伐尼电流

5.3零电阻电流计测量电路

5.4应用

5.4.1大气

5.4.2冷却水

5.4.3土壤

5.4.4缝隙

5.4.5混凝土

5.5发展趋势

5.6参考文献

6微流电池技术

6.1引言

6.2微流电池方法的原理

6.2.1微流电池方法所解决的问题

6.2.2物理模型

6.2.3获取局部腐蚀速率的微流电池方法

6.2.4技术的验证

6.2.5基于微流电池方法的局部腐蚀监测仪的现场应用

6.3数据解释和应用

6.3.1碳钢腐蚀有效控制的一般问题

6.3.2缓蚀剂作用原理

6.3.3冷却水处理时的性能问题

6.3.4改善冷却水处理性能的集成解决方案

6.3.5解释局部腐蚀监测仪读数应考虑的因素

6.4应用

6.5发展趋势及补充资料

6.6参考文献

7腐蚀热力学及电位法测定局部腐蚀

7.1引言

7.2腐蚀热力学

7.2.1化学势与电化学势

7.2.2电极电势

7.2.3吉布斯自由能

7.2.4非标准状态下的电极电势

7.2.5腐蚀电位与混合电位理论

7.3合金的电位序

7.4电位法测定局部腐蚀

7.4.1钝态

7.4.2局部腐蚀敏感性指标

7.4.3局部腐蚀敏感性指标的测定

7.5总结

7.6参考文献

8多电极系统

8.1引言

8.2早期多电极系统

8.3非耦合多电极矩阵

8.4耦合多电极系统的腐蚀探测

8.5耦合多电极系统用于空间腐蚀及电化学研究

8.6耦合多电极矩阵系统的空间腐蚀测定

8.7耦合多电极矩阵传感器的简单输出参数

8.7.1腐蚀监测耦合多电极矩阵传感器的原理

8.7.2局部腐蚀最大速率

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

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

8.7.5局部腐蚀累计最大速率

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

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

8.8.2含H2S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

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

8.9耦合多电极矩阵传感器测定腐蚀速率的确认

8.9.1与工业冷却水系统中碳钢试片数据的比较

8.9.2与海水系统中碳钢、铝、不锈钢试片数据的比较

8.9.3与铝合金多电极贯穿探头数据的比较

8.10实时腐蚀监测耦合多电极矩阵传感器的应用

8.11多电极系统的局限性

8.12总结

8.13参考文献

第二篇 腐蚀监测的其他物理化学方法

9重量分析技术

9.1引言

9.2热重分析（TGA）技术

9.3石英晶体微量天平（QCM）技术

9.3.1QCM原理

9.3.2石英晶体微量天平实验及设备

9.3.3耗散技术

9.3.4电化学石英晶体微量天平

9.4重量分析技术总结

9.5参考文献

10放射性示踪法

10.1原理及历史

10.2前提

10.3标号法

10.3.1整体活化或热中子活化

10.3.2薄层活化或表面层活化

10.4潜在同位素

10.5腐蚀单位的转化及校准

10.6应用及局限性

10.6.1应用示例

10.6.2局限性

10.7补充资料

10.8参考文献

11电阻技术

11.1引言及背景

11.2感测探针设计

11.3应用实例

11.3.1化工及石油和天然气工业

11.3.2混凝土结构

11.3.3大气

11.3.4土壤腐蚀

11.4感测探针的电子器件和仪表

11.5电阻法的演化

11.5.1电感法

11.5.2场信号法

11.6优点和局限性

11.7结束语

11.8参考文献

12腐蚀监测无损评价技术

12.1引言

12.2腐蚀监测无损评价技术

12.2.1超声波监测技术

12.2.2涡流

12.2.3声发射及设备

12.2.4导波及设备

12.2.5红外热成像

12.3发展趋势

12.4参考文献

13氢渗透测量技术在石油化工装置上的应用

13.1引言

13.2导致氢渗透的原因及测量

13.3用氢通量测量仪器测量氢活性

13.4应用实例

13.4.1用氢通量技术评估氢损伤

13.4.2除氢处理

13.4.3用氢通量展示酸性气体腐蚀和相关介质腐蚀

13.3.4用氢通量显示HF酸腐蚀

13.4.5环烷酸腐蚀和硫酸根腐蚀

13.5参考文献

14旋转笼及喷射冲击技术

14.1引言

14.2旋转笼

14.2.1历史

14.2.2旋转笼设备

14.2.3旋转笼的流动特性

14.2.4均匀腐蚀与局部腐蚀的模拟

14.2.5旋转笼的典型应用

14.3喷射冲击

14.3.1历史

14.3.2喷射冲击装置

14.3.3喷射冲击的流体特性

14.3.4均匀腐蚀与局部腐蚀的模拟

14.3.5喷射冲击的典型应用

14.4根据实验室测试结果预测工业应用

14.4.1管道剪切应力

14.4.2管道与旋转笼的相互关系

14.4.3管道与喷射冲击的相互关系

14.5发展趋势

14.6补充资料

14.7参考文献

第三篇 特殊环境下的腐蚀监测及其他

15微生物环境下的腐蚀监测

15.1引言

15.1.1生物膜

15.1.2MIC监测

15.1.3离线生物膜监测

15.1.4在线污垢监测

15.2MIC的腐蚀监测

15.2.1离线方法

15.2.2在线技术

15.3电化学传感器对MIC的风险评价

15.3.1BIoGEORGE系统

15.3.2BIOX系统

15.4在线监测整体系统

15.5案例介绍

15.5.1不锈钢缝隙腐蚀的抑制

15.5.2电厂冷却水处理的优化

15.5.3矿泉水厂生物膜的检测

15.5.4废水消毒处理的测试

15.5.5电厂铜合金冷凝管钝化的监测

15.5.6钢厂冷却水处理的监测

15.5.7冷却塔水处理的评价

15.6总结

15.7参考文献

16混凝土的腐蚀监测

16.1引言

16.2混凝土中腐蚀恶化机制

16.2.1一般恶化模型

16.2.2初始阶段

16.2.3恶化阶段

16.2.4结构服役寿命管理

16.3混凝土中腐蚀评估及腐蚀风险

16.3.1碳酸化

16.3.2氯化物含量

16.3.3水含量及混凝土电阻率

16.3.4电位值

16.3.5腐蚀速率

16.4腐蚀监测传感器

16.4.1用于耐久性评估的测量分类

16.4.2氯化物含量测量传感器

16.4.3水泥电阻测量传感器

16.4.4电势测量传感器

16.4.5去钝化和腐蚀速率测量传感器

16.5数据评价

16.5.1数据采集速度

16.5.2耐久性评估中的数据监测

16.6应用

16.6.1应用领域

16.6.2基本条件及限制

16.6.3应用实例

16.7结论

16.8参考文献

17土壤的腐蚀监测

17.1引言

17.2土壤腐蚀探头类型

17.3电阻探头

17.3.1电阻探头的类型

17.3.2典型应用

17.3.3电阻探头安装位置的选择

17.4监测及数据解释

17.5效果标准

17.6参考文献

17.7参考书目

18涂层下腐蚀监测

18.1引言

18.2涂层下腐蚀监测方法

18.2.1电化学阻抗谱

18.2.2电化学噪声

18.2.3其他技术

18.3小结

18.4参考文献

19阴极保护监测

19.1引言

19.2阴极保护监测

19.3阴极保护监测技术

19.4阴极保护监测工艺

19.5腐蚀防护效果

19.6监测结果及维护时机

19.7结构物价值的增加

19.8较低的更新及维修成本

19.9阴极保护监测是美国政府的最低要求

19.10监测频率增强腐蚀防护效果

19.11NACE 推荐

19.12关于危险环境的阴极保护监测

19.13现场数据有利于阴极保护监测

19.14数据管理

19.15总结

19.16参考文献

20远程监测和计算机应用

20.1引言

20.1.1为何进行远程监测

20.1.2本章内容

20.1.3远程监测基础

20.1.4远程监测系统的关键因素

20.2数据处理

20.2.1数据的性质与临界状态

20.2.2数据传输量和频率

20.3通信网络

20.3.1私人网络

20.3.2固定网与局域网

20.3.3固定与移动站点

20.3.4过时的广域网

20.3.5固定站点的广域网选择

20.4具体要求

20.4.1电源要求

20.4.2环境要求

20.4.3输入要求

20.4.4远程控制；输出要求

20.5NOC和支持系统

20.5.1网络运行中心基础

20.5.2数据安全与冗余

20.5.3数据的输出、分析与归类

20.5.4报警通知

20.5.5支持系统

20.6补充资料

20.7参考文献

21腐蚀预测模型

21.1引言

21.2经验模型举例

21.2.1自然环境下的均匀腐蚀模型

21.2.2工业加工环境下的均匀腐蚀模型

21.2.3流体加速腐蚀的经验模型

21.2.4局部腐蚀的经验模型

21.2.5统计方法预测局部腐蚀

21.2.6人工神经网络模型

21.2.7专家系统

21.3机制模型(基于物理的)

21.3.1热力学模型

21.3.2均匀腐蚀模型

21.3.3局部腐蚀模型

21.4发展趋势

21.5参考文献

21.5.1一般阅读和更多资料的来源

21.5.2详细参考文献

第四篇 应用及研究

22发动机排放系统的腐蚀监测

22.1引言

22.2往复式发动机燃烧及排放

22.2.1燃烧过程及影响因素

22.2.2操作变量对于燃烧产物形成的影响

22.2.3催化剂的影响

22.3腐蚀源的形成

22.3.1硫酸的形成

22.3.2硝酸的形成

22.3.3羧酸

22.4监测技术

22.4.1经典重量法

22.4.2利用电阻探头原位测量腐蚀性

22.4.3湿化学分析技术

22.5当前问题及未来需要

22.6参考文献

23微流电池技术对冷却水系统的腐蚀监测

23.1引言

23.2腐蚀防护项目选择及优化

23.3化学处理设备的项目优化

23.4通过初步冷却塔测试进行项目优化

23.5精炼厂碳氢化合物泄漏探测及控制

23.6精炼厂泄漏探测及优化

23.7含盐水冷却水系统中黄铜腐蚀防护

23.8参考文献

24造纸工业的腐蚀监测

24.1引言

24.2实验过程

24.2.1造纸机腐蚀

24.2.2多次蒸发器系统

24.3结果和分析

24.3.1造纸机腐蚀

24.3.2蒸发器腐蚀

24.4结论

24.4.1造纸机腐蚀

24.4.2蒸发器腐蚀

24.5致谢

24.6参考文献

25利用新型监测技术进行化工设备的腐蚀控制

25.1引言

25.2调查

25.2.1三电极电化学噪声测定原理

25.2.2三电极电化学噪声测定的验证

25.3监测及腐蚀防护

25.3.1以化工厂所受腐蚀破坏为例的概要说明

25.3.2测量准备

25.3.3安装测量设备

25.3.4监测及结果

25.4结论

25.5参考文献

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

26.1引言

26.2采用CMAS探头对阴极保护系统的腐蚀速率进行测定

26.3碳钢在模拟海水中局部腐蚀速率的测定

26.3.1临界保护电位的测定

26.3.2阴极保护条件下的腐蚀速率测定

26.3.3小结

26.4碳钢在混凝土中局部腐蚀速率的测定

26.4.1在新预拌混凝土中碳钢的局部腐蚀

26.4.2阴极保护时的局部腐蚀速率

26.4.3小结

26.5阴极保护条件下碳钢在土壤中局部腐蚀速率的测定

26.5.1浸透模拟海水的土壤中的腐蚀速率

26.5.2阴极保护条件下的腐蚀速率

26.5.3小结

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

26.6.1最大局部腐蚀速率

26.6.2均匀腐蚀速率

26.6.3探头电位

26.6.4测试后探头的表观检查

26.6.5小结

26.7参考文献

27采用丝束电极研究暂时性保护油膜下金属的腐蚀

27.1引言

27.2有机涂层的导电机制

27.2.1盐溶液中TPOC的离子电子导电性能

27.2.2盐溶液中TPOC降解时的半导体转变

27.3丝束电极及其工作原理

27.4丝束电极的应用

27.4.1暂时性保护油膜失效前的电位变化

27.4.2暂时性保护油膜膜下金属腐蚀的研究

27.4.3暂时性保护油膜耐污性能的研究

27.4.4润滑剂及其对TPOC腐蚀行为影响研究

27.5参考文献

28场指纹检测仪（FSM.IT）腐蚀监测

28.1引言

28.1.1场指纹检测仪（FSM.IT）

28.1.2潮湿酸性气体管道腐蚀监测的典型挑战

28.2实例研究

28.2.16in含硫气体管道实例研究

28.2.24in含硫气体管道实例研究

28.2.330in工业用水管道实例研究

28.2.46in含硫气体管道实例研究

28.2.548in输油管道实例研究

28.2.68in含硫气体生产管道实例研究

28.2.7摘要

28.3致谢

28.4参考文献2100433B

涉及石油、石化、化工、湿法冶金、电力等多个行业。

读者通过阅读本卷内容，能够从工业生产装置的整个体系了解该装置的腐蚀与防护特点，明确该装置腐蚀介质构成和腐蚀环境条件，掌握适合于该装置使用的耐蚀材料体系、腐蚀控制技术方法及装置运行、养护过程中的腐蚀控制措施，为读者在从事生产装置的防腐蚀工程设计，预防在设备制造安装过程中的腐蚀隐患，控制装置运行过程中可能发生的腐蚀事故，处理已发乍的具体腐蚀事故提供了理论解释、实践指导和工作方法。

《腐蚀与防护手册:工业生产装置的腐蚀与控制(第4卷)(第2版)》适合于防腐蚀工程师查阅参考，也是土建、材料等专业的工程师，大专院校师生有益的参考书。