片狀電感探針在緩蝕劑研究中的應(yīng)用1

1、片狀電感探針在緩蝕劑研究中的應(yīng)用李欣波呼立紅鄭麗群中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，遼寧沈陽110016；摘要：摘要：片狀電感探針是腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，由于其片狀的結(jié)構(gòu)節(jié)省空間以及便于表面處理，在應(yīng)用環(huán)境上與管狀電感探針形成互補(bǔ)，尤其在緩蝕劑研究和評(píng)定工作中片狀電感探針顯示了其優(yōu)越性。本文對(duì)片狀電感探針進(jìn)行評(píng)價(jià)，并利用片狀電感探針進(jìn)行了酸性緩蝕劑研究，結(jié)果表明其與管狀電感探針測(cè)試結(jié)果一致，靈敏度和穩(wěn)定性滿足試驗(yàn)需要。同時(shí)文中還提出了對(duì)片

2、狀電感探針測(cè)量元件進(jìn)行處理的方法及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：片狀電感探針；緩蝕劑；實(shí)驗(yàn)研究電感探針是以測(cè)量金屬腐蝕損失為基礎(chǔ)，通過測(cè)量腐蝕試片腐蝕減薄引起的磁阻改變計(jì)算腐蝕損耗速度。由于其測(cè)量分辨率可達(dá)30nm，遠(yuǎn)高于電阻探針等其他監(jiān)測(cè)手段，具有測(cè)量靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性強(qiáng)、廣泛適用性的特點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)得到廣泛而成功的應(yīng)用。片狀電感探針是在管狀電感探針之后推出的改進(jìn)型產(chǎn)品，除具有與管狀電感探針一樣的測(cè)量精度外，在應(yīng)用狀態(tài)方面與管狀電

3、感探針形成了互補(bǔ)，大大增進(jìn)了對(duì)不同應(yīng)用環(huán)境的適用性。實(shí)驗(yàn)室使用腐蝕探針一般需要重復(fù)利用，重復(fù)使用前需要對(duì)探針的測(cè)量元件進(jìn)行表面打磨處理，如圖1所示，管狀電感探針由于其外形結(jié)構(gòu)是管狀，表面積較大，所以不便于表面處理，中途更換探針將增加實(shí)驗(yàn)成本，另外安裝管狀電感探針需要較大的空間，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備往往不能滿足，所以片狀電感探針越來越多地用于試驗(yàn)室評(píng)價(jià)緩蝕劑應(yīng)用效果。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地應(yīng)用中片狀電感探針也有其獨(dú)特的應(yīng)用視角：片狀電感探針的測(cè)量元件平行于管壁

4、，可以等效模仿介質(zhì)對(duì)管壁的沖刷腐蝕狀態(tài)；管狀電感探針要求測(cè)量元件全部進(jìn)入到管路內(nèi)部，而片狀電感探針可略低于管壁安裝，這樣不但可安裝在管徑較小的管路，也使在清管處理時(shí)不用取出探針；與水平成一定角度的片狀電感探針可以等效模仿彎頭處的管壁受介質(zhì)沖刷腐蝕的狀態(tài)。針對(duì)以上特點(diǎn)，我們對(duì)片狀電感探針進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并做了大量的試驗(yàn)研究，以使電感探針測(cè)量技術(shù)取得廣泛的應(yīng)用。1片狀電感探針的結(jié)構(gòu)原理片狀電感探針的結(jié)構(gòu)原理電感探針的測(cè)量原理是電磁感應(yīng)原理：測(cè)試

5、系統(tǒng)工作時(shí)，測(cè)量的是探頭內(nèi)圍繞試樣的線圈電感，它由匝數(shù)的平方和磁阻決定。線圈的磁阻等于磁力線的長(zhǎng)度與通過磁力線的截面積、真空中的磁導(dǎo)率和材料相對(duì)磁導(dǎo)率三者之積的商。將金屬試片置于測(cè)試線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，當(dāng)探頭表面試樣由于腐蝕或磨圖1.管狀、片狀電感探針對(duì)比安裝圖圖4所示為片狀電感探針在甲醇介質(zhì)中的腐蝕在線監(jiān)測(cè)結(jié)果，從圖中可以看出，在未加入稀鹽酸前，探針的腐蝕損耗一直沒有明顯變化，腐蝕輕微。隨著鹽酸的加入，腐蝕趨勢(shì)明顯增強(qiáng)強(qiáng)說明探針的反應(yīng)

6、靈敏，能迅速反應(yīng)腐蝕環(huán)境的變化。在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，測(cè)量系統(tǒng)直接輸出探針腐蝕損耗為2845nm，腐蝕速率為0.074mma。圖4甲醇介質(zhì)中的腐蝕在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖5硫酸介質(zhì)中的腐蝕在線監(jiān)測(cè)結(jié)果圖5所示為硫酸介質(zhì)中片狀電感的腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果，由圖中曲線可以看出，探針的腐蝕損耗開始時(shí)較大，而后曲線變得平緩；在2008年1月24日16：08分處開始，曲線上升變快，之后逐漸平緩。這是由于開始時(shí)介質(zhì)濃度較大，腐蝕較快，而后隨著介質(zhì)濃度的減小，以及腐蝕產(chǎn)物在

7、探頭表面的附著，使得腐蝕減緩；隨著新鮮溶液的加入，腐蝕又重新加快。實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)的腐蝕損耗為8077nm，腐蝕速率為0.216mma，總體腐蝕較嚴(yán)重。2.1.3對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1片狀電感探針與掛片對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均腐蝕速率(mma)腐蝕介質(zhì)實(shí)驗(yàn)周期掛片片狀電感探針相對(duì)誤差甲醇＋鹽酸2周0.0910.07418.9%硫酸2周0.2630.21617.8%片狀電感與同期掛片的數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，在甲醇與鹽酸的混合介質(zhì)中，掛片的平

8、均腐蝕速率為0.091mma；硫酸介質(zhì)中，掛片的腐蝕速率為0.263mma。片狀電感的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均略小于掛片的結(jié)果，但是二者的相對(duì)誤差均小于20%，這說明用片狀電感探針來監(jiān)測(cè)腐蝕的發(fā)生和發(fā)展，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是穩(wěn)定可靠的。2.2評(píng)價(jià)緩蝕劑試驗(yàn)2.2.1實(shí)驗(yàn)方法取兩只片狀電感探針，首先將探針在丙酮和酒精中分別浸泡5~10分鐘，進(jìn)行除油除銹處理后用風(fēng)筒風(fēng)干，然后將探針分別置于兩組0.1%的鹽酸溶液中，腐蝕15小時(shí)后，在兩組鹽酸溶液中分別按30mlL和