多孔薄板式气体腐蚀性探测电池

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1、http://www.paper.edu.cn蒿1_世第2期中国腐蚀与防护学报Vo1．1】mN21991年6月JOURNALOFCHINESESOCIETYOFCORROSIONANDPROTECTION多孔薄板式气体腐蚀性探测电池翁永基李相怡(华东输油局科研所)摘要研匍了一种多孔薄板结构的电化学探测电池．瞻按气体环境腐蚀性的强弱转换成电池电流输出．根据输出的电谎及其积分电t可计算金属在气体中的瞬问及平均腐蚀速度．本文介绍这种探测电池的性能和使用范围+着重讨论磷钢电解电池的电流和真实腐蚀失重之问的关系，并列举了它们在大气．工业废气．

2、高压管道天然气介质中在拽腐蚀监测以及耐蚀材料筛选研究等方面的应用．测量金属在气体环境中腐蚀速度的快速方法主要有两类：第一类是电阻探针，即利用金属腐蚀后电阻变化来反映腐蚀状况．这种探头结构简单，但澳I量数据的可靠性较差．而且不能反映瞬同腐蚀速度的变化。第二类是电化学探澳I电池，是根据薄膜电化学电池的电流讯号来反映环境腐蚀性强弱。这类电池探头自50年代由Tomashov等。引入大气腐蚀研究后，经Sereda，Gu~ma等，Ku~ra，Matl,~on等。及Manafeld等的不断研究和发展，巳成为一种比较成功的大气腐蚀研究工具．本文介绍

3、由作者实验室提出的多孔薄板式探测电池，并讨论它们的性能及在各种现场测量中的应用一、多孔薄板式探剥电池的结构及性能1．结构70年代末，瑞典腐蚀研究所(scJ)提出一种由20片正负投片，中间隔以零点几毫米绝缘膜的大气腐蚀探澳I电池(ACM)⋯。作者对此作了改进，发展了一种多孔薄板式的电池探头m．其结构比SCI的探头简单，使用也更方便。典型的探头结构示意图见图l：二片金属极板中间隔以透气性的绝缘膜，极板及其保护片(层)上均开有多组小孔，使环境气体容易到达极板相对隔膜的工作面上如需增加灵敏度，也可如SCI探头那样，采用多组撅板并联的方式。2

4、．电解电池探头及其工作电压当探头撅板由异种金属组成时，如：Fc—Cu；Fe．-Zn；Fe．-Pt等，称为原电池探头，工作时不需外电压，较适宜于相对比较和澳I量；当撅板为同种金属时，称为电解电池探头，需外加工作电压方能工作，这种探头可用来估测真实的腐蚀速度。试验表明，本文介绍的探头在正常使用条件下(排除全浸于水的情况)，其阻抗主要由介质电阻决定，极板的极化电阻徽不足道但工作电压增大，极化电阻所占比重，会略有增加．长期使用的电池探头，建议采用较低的工作电压．如：’】990年2月12日收到5月19日虹到修改稿转载中国科技论文在线http:

5、//www.paper.edu.cn中国腐蚀与防护学报1l卷0．2～0．4伏，此时电池电流近似和工作电压成线性关系}但是，在低腐蚀环境下作短期测量时，较高的工作电压(如：l～3伏)或许有利提高探头灵敏度(见图2)。本文以下主要讨论电解电池探头。用于试验中的探头，如无特别说明，一律指以下参数的探头碳钢极板二片；每片45×45XO．Smm，上面均匀分布4(mm)圆孔l6个；自制的惰性隔膜，膜厚0．4ram；使用时工作电压0．2伏。3．探头性能和结构参数探头性能决定于它的结构，主要的结构参数有极板材质，数量，面积和表面状况}极板打孔面积和

6、方式；绝缘膜材料及膜厚等。试验表明，探头电流(平衡值)主要由极板工作面积决定，两者呈线性关系。极板面积的选择需视使用环境及二次仪表的要求．一般为5~30cm。极板的打孔面积过小时会影响探头的平衡时间(见图3)。实际上，探头本身的响应时间只有30秒左右(可从流速1．I∞出毗簟(。0tlfn)试验中看到)．电池电流达到稳定的平衡时问主要为气体扩2Mealplales散到达极板工作面所需的时闻，从几分钟到l小时不等。3．Die

7、~c~cf0¨膜厚控制在0．1至0．8mm，虽然较厚的膜可延长探头Fig．1~mbiypartsofthesen

8、sOr．使用寿命．但对灵敏度等性能不利。经试验，膜厚0．4ram的碳钢探头允许通过的总腐蚀电量已在2C／cm。以上，相当于在大气气候箱内使用一年。．E(VoItTlm(rain)一一一一一Fig．2CellcurrentvappliedEMFFig．3Theeffectoft0talaf日ofholes∞theresponsetime．探头具有较好的稳定性和重现性。在恒定腐蚀环境下，探头电流可以较长时间保持不变(图4)；当环境腐蚀性改变时，电流也随之变化(图5)。探头在干燥空气中本底电流值(10。～l0A范围)一般很少有大的变化。长

9、期使用或短期内在强腐蚀性环境(电池电流超出lOA)使用后，探头极板上形成腐蚀产物膜，可能会使探头本底电流有数量级的改变，但只要腐蚀产物还未造成极板短路或断路，探头仍可正常工作。中国科技论文在线http://www.paper.edu.