Q235均匀腐蚀过程声发射监测实验研究.pdf

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1、第39卷第4期化工机械43lQ235均匀腐蚀过程声发射监测实验研究+李伟”张春辉马济美蒋鹏(东北石油大学机械科学与工程学院)摘要应用声发射技术分别对Q235均匀腐蚀过程中的气泡产生与金属溶解两个过程进行了监测，获取了Q235均匀腐蚀过程中的气泡产生与金属溶解声发射信号。并应用特征参量分析法，分析了气泡产生与金属溶解过程的声发射信号特性。研究发现应用能量、质心频率和峰值频率3种特征参量能准确区分两种不同的腐蚀信号。研究结果为Q235均匀腐蚀过程的声发射研究和噪声信号的分离提供了参考。关键词Q235均匀腐蚀声发射

2、技术参数分析中图分类号TQ050．4+l文献标识码A文章编号0254-6094(2012)04．0431_04声发射技术是一种动态的无损检测方法，该方法能在线监测腐蚀损伤。由于在腐蚀过程中产生的声发射信号原理与腐蚀机理有直接的联系，因此，声发射技术对于监测金属材料的早期腐蚀损伤是一种比较有效的方法⋯。研究表明，声发射信号与腐蚀电流密度、损失的重量及电化学原理等都有密切联系。但是，在对腐蚀进行监测的过程中，获取的声发射信号夹杂了大量的噪声信号，这些噪声信号严重影响了有效声发射信号的提取和分析心]。如何更准确地识

3、别声发射信号源，成为腐蚀过程声发射信号分析的难题。笔者通过对能量、质心频率和峰值频率进行研究，实现了信号的分离。1实验研究1．1试样制备实验所采用的试件材料为Q235碳素结构钢，是我国储罐罐底普遍使用的材料之一∞1。根据实验要求，钢板加工成尺寸为200mm×60mm×4mm的薄板，加工平面误差约为0．02mm。由于不需要对试件进行全部腐蚀，因此只暴露了一部分面积，其余部分均匀地喷涂上防腐漆，以达到防腐的效果，暴露的长度为30mm。对试件的暴露部分表面进行规范化处理，首先对其进行机械打磨，然后用蒸馏水清洗，最后

4、用热空气吹干，置于干燥的容器中。实验试件尺寸如图1所示。图l实验试件尺寸1．2实验仪器实验中控制电位的设备为zF-9恒电位／恒电流仪，采用美国PAC公司生产的声发射检测仪采集声发射信号。实验系统由两个wD型宽频传感器、两个前置放大器和PcI一2声发射监测系统组成。1．3实验过程及参数设置为区分气泡与金属溶解的声发射信号，分别对Q235产生气泡过程与金属溶解过程进行监测(图2a、b)。在监测金属溶解的过程中会有来自铂辅助电极上产生的气泡的干扰，为了能够从金属溶解声发射信号中排除干扰信号，先将工作电极连接到另一个

5、试件上，使铂电极产生气泡，同时在实验试件上对该过程进行声发射监测，得到干+黑龙江省教育厅基金项目(11541013)和全国高校博士点青年教师基金项目(20092322120001)。一李伟，男，1970年5月生，教授。黑龙江省大庆市，163318。432化工机械2012年扰信号的声发射参数特性，以便排除干扰。然后再断开电路，把工作电极改接到实验试件上进行金属溶解声发射信号的监测。a．监测气泡b．监测金属溶解图2声发射信号实验装置1．3．1声发射采集系统参数设置声发射仪器参数设定为前置放大器增益40db；门槛值

6、35db。以真空润滑脂作为耦合剂。在对试件进行声发射监测之前，用铅芯断裂法(QJ2914．97)进行了数据采集系统的标定”1。1．3．2采集气泡信号的电化学设置将工作电极连接到Q235试件上，与铂辅助电极、饱和Kcl电极组成三电极系统。把恒电位仪的电化学电位调到一1200mV。此时，Q235试件的腐蚀电流密度几乎为零，试件得到保护。该过程中声发射仪器接收到的信号完全是由气泡产》皇出御时间，msa．气泡山^山帅娜叫啊F同。一生的。1．3．3采集金属溶解信号的电化学设置同上述方法连接好三电极系统，把恒电位仪的电化

7、学电位调到OmV。此时，Q235试件上的腐蚀电流密度非常大，阳极溶解的速度加快，在实验过程中Q235试件上没有气泡产生，而在不与试件接触的铂电极上出现了气泡，造成了干扰。此时得到的声发射信号为气泡干扰与金属溶解的混合信号，需要排除干扰信号。2实验结果与分析笔者应用声发射特征参量区分均匀腐蚀过程中的气泡与金属溶解声发射信号。在监测气泡声发射信号的实验中，采集到的噪声信号只包含背景噪声信号；而在监测金属溶解声发射信号的实验中接收到的噪声信号则包含气泡干扰和背景噪声两种干扰信号，需要首先去除气泡干扰信号和噪声信号，

8、然后再对两组信号进行对比分析。图3分别为实验过程中获得的气泡、金属溶解、背景噪声和气泡干扰声发射信号。通过对比分析可以看出，气泡、金属溶解和气泡干扰声发射信号与标准声发射信号的主要特征基本相似，但是信号幅度各不相同。3020>lO宙。脚一lO一20一30●l。I．■。．．。h。。。。．。I．●r吓叮r”H⋯⋯F‘11●050010001500时间，msb．金属溶解：-IIJ-l-上l址kL．’I__