压力容器腐蚀监测技术：电化学噪声法

2022-03-30 11:25:17 作者：工业小南点来源：工业小南点分享至：

电化学噪声法

1 原理

电化学噪声（Electrochemical Noise，简称EN）是指电化学动力系统演化过程中，其电学状态参数（如电极电位、表观电流密度等）的随机非平衡波动现象。这种波动现象提供了系统从量变到质变的、丰富的演化信息。鉴于电化学噪声研究方法的特点，自1967年首次提出电化学噪声的概念以来，人们对它的应用研究和理论研究从末间断。近年来由于用于电化学系统的仪器灵敏度的显著提高以及计算机在数据采集、信号处理与快速分析技术的巨大进步，电化学噪声技术已逐渐成为腐蚀研究的重要手段之一，并已成功地用于工业现场腐蚀监测。与传统的腐蚀试验方法和监测技术相比，电化学噪声技术具有许多明显的优点，它是一种原位无损检测技术，在测量过程中无须对系统施加可能改变腐蚀过程的外界扰动；无须预先建立被测体系的电极过程模型；极为灵敏，可用于薄液膜条件下的腐蚀监测和低电压环境；检测设备简单，且可以实现远距离监测。

根据所检测的电学信号的不同，可将电化学噪声分为电流噪声和电压噪声；根据噪声的来源不同又可将其分为热噪声、散粒效应噪声和闪烁噪声。

2 测定

电化学噪声的测定可以在恒电位极化或电极开路电位的情况下进行。当在开路电位下测定EN时，检测系统一般采用双电极体系，它又可以分为两种方式，即同种电极系统和异种电极系统：

a.系统测试方法一般采用异种电极系统，即一个研究电极和一个参比电极。参比电极一般为饱和甘汞电极或Pt电极，也有采用其他形式的参比电极（如Ag/AgCl参比电极等）的。测量电化学噪声所用的参比电极除应满足一般参比电极的要求外，还要满足电阻小（以减少外界干扰）和噪声低等要求。

b.同种电极测试系统的研究电极与参比电极均用被研究的材料制成。研究表明，电极面积影响噪声电阻，采用具有不同研究面积的同种材料双电极系统有利于获取有关电极过程机理的信息。

当在恒电位极化的情况下测定EN时，一般采用三电极测试系统，系统中选用低噪声恒电位仪。使用了双参比电极，其中之一用于电位控制，另外一个用于电位检测。采用双通道频谱分析仪存储和显示被测腐蚀体系电极电位和响应电流的自相关噪声谱，以及它们的互相关功率谱。通过电流功率谱可以从电流响应信号中辨别出由电极特征参数的随机波动所引起的噪声信号。这样有利于消除仪器的附加噪声。在上述系统中频谱分析仪是关键装置，它具备FFT的数学处理功能，能自动完成噪声时间谱、频率谱和功率密度谱的测量、显示和存储。

电化学噪声测试系统应置于屏蔽盒中，以减少外界干扰。应采用无信号漂移的低噪声前置放大器，特别是其本身的闪烁噪声应该很小，否则将极大程度地限制仪器在低频部分的分辨能力。

3 解析

对于电化学噪声技术，比较困难的是图谱和数据的解析，这也是目前实验与理论研究最多的内容。数据解析的目标通常是区分不同的腐蚀类型、使噪声信号定量化和把大量的积累数据点处理成一种总结格式。

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