[發明專利]一種金屬及涂層材料海洋大氣腐蝕原位測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201811060012.8
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109765172A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 邢少華;侯健;程文華
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種金屬及涂層材料海洋大氣腐蝕原位測量裝置及方法，屬于金屬/涂層材料大氣腐蝕老化領域。該裝置包括：大氣腐蝕測量探頭、在線測量與傳輸模塊、供電模塊和控制軟件；在線測量與傳輸模塊與大氣腐蝕測量探頭連接，在線實時測量大氣腐蝕測量探頭的阻抗；在線測量與傳輸模塊與供電模塊連接，供電模塊為在線測量與傳輸模塊提供電能；控制軟件具備對在線測量與傳輸模塊編程功能。本發明適用于各種金屬及涂層海洋大氣環境阻抗和腐蝕電位原位、自持、長時間、連續測量，具有測量精度高、適用性廣、無需外部電源的特點，借助本發明，可以研究海洋大氣環境金屬腐蝕行為和涂層老化行為，為金屬構件物大氣腐蝕防護提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及一種金屬及涂層材料海洋大氣腐蝕原位測量裝置及方法，屬于金屬/涂層材料大氣腐蝕老化領域，廣泛用金屬材料在潮濕、氯離子含量高的海洋大氣腐蝕行為及涂層防護性能研究。

背景技術

海洋大氣濕度高、氯離子含量高，腐蝕性強，服役于海洋大氣環境金屬/涂層材料面臨嚴重的腐蝕和老化問題，是導致金屬構件，如跨海大橋拉索、船舶上層建筑、濱海設施等，過早失效的主要原因之一。為發展耐海洋大氣腐蝕金屬材料和行之有效的防護手段，國內外學者普遍采用海洋大氣暴露失重試驗和實驗室模擬試驗研究金屬大氣腐蝕行為、評價涂層防護效果。

海洋大氣暴露試驗可獲取金屬材料在海洋大氣環境準確腐蝕速率，但無法實時獲取腐蝕速率隨表面鹽沉降量、濕潤度等變化數據，獲取的腐蝕信息量較少。實驗室模擬試驗可模擬各種海洋大氣環境，便于研究溫度、濕度、潤濕時間等各因素對金屬材料腐蝕行為、涂層老化規律影響，但模擬環境與實際環境存在一定的差異，無法準確代表金屬/涂層材料在實際大氣環境腐蝕老化行為。

為解決海洋大氣暴露失重試驗和實驗室模擬試驗局限性以及薄液膜條件下電化學測量難度大等問題，國內外學者開展了大量的金屬/涂層材料服役海洋大氣環境在線測量技術研究，并發展了廣泛應用的大氣腐蝕監測電池法（金屬及涂層材料海洋大氣腐蝕原位測量裝置及方法CM）、Kelvin探頭參比電極技術、電阻探針技術等。大氣腐蝕監測電池法主要是通過測量兩種不同金屬偶接形成原電池的腐蝕電流評價大氣環境腐蝕性強弱，如201610374579.7和201620508544.3基于通過測量異種金屬偶對間電流評價大氣腐蝕性強弱的原理，發明的一種大氣腐蝕性監測設備，但該方法無法測量金屬材料大氣腐蝕速率。Kelvin探頭參比電極技術可以測量薄液膜條件下金屬電極電位和極化曲線，進而研究金屬的大氣腐蝕規律，不適用于現場在線測量?；诟g導致金屬電阻變化原理，201010209506.5發明了一種大氣環境中金屬腐蝕速率測量探頭及方法，通過向測量探頭施加直流信號，通過解析電壓變化分析試樣厚度變化，計算腐蝕速率；201610187966.X發明了一種自然環境腐蝕監測用電阻探針，通過測量金屬材料在大氣、海水、土壤中的電阻變化分析計算腐蝕速率，但電阻探針試樣制作難度大、成本高，測量結果易受溫度等干擾。

此外，針對大氣腐蝕的薄液膜特點，201510496157.2、201510700102.9、201710760671.1、201710080807.4發明了用于模擬大氣環境腐蝕研究的試驗裝置，通過在試樣表面形成薄液膜，形成離子導電回路，通過商業化的電流測量儀測量腐蝕電流或者阻抗，實現室內模擬環境大氣腐蝕研究。但上述專利發明的大氣腐蝕試驗裝置無法用于未形成薄液膜大氣環境腐蝕監測。

通過對現有技術分析可知，金屬/涂層材料大氣腐蝕原位測量的技術難點主要在于：（1）大氣環境，試樣表面干燥、潤濕、液膜等多種狀態，且周期交替，無法持續形成腐蝕電流測量回路，制約了腐蝕電流測量技術在大氣腐蝕原位測量領域的應用；（2）電阻探針試樣制作難度大、成本高，測量結果易受溫度等干擾，只是用于部分金屬大氣腐蝕原位測量；（3）實驗室模擬測試結果無法完全真實大氣環境，測量結果存在誤差。

發明內容

本發明的技術任務在于針對現有技術不足，提供一種金屬及涂層材料海洋大氣腐蝕原位測量裝置及方法。該裝置和方法可在線實時測量暴露在大氣環境中裸露或者帶涂層金屬材料阻抗，評價金屬/涂層材料耐大氣腐蝕老化性能。