专利名称：一种大气环境中金属腐蚀速率测量探头及方法
技术领域：
本发明涉及一种检测装置和方法，特别是一种大气环境中金属材料腐蚀速率测量 探头及其使用方法。
背景技术：
桥梁等金属结构在运行过程中往往需要了解腐蚀状态的变化情况，以便及时发现 金属结构的腐蚀问题，进而采取必要的防腐蚀措施来解决其腐蚀问题。因此，建立一套实时 在线监测系统，在桥梁等构筑物正常运行的状态下有效测量出金属结构的腐蚀速率显得相 当必要。国内目前的在线监测技术都是应用于石化行业等管路内壁的腐蚀监测，管路内壁 为无涂层的裸金属，且所处环境为液态或液固混合环境。对金属在大气环境下的腐蚀状况进行检测目前普遍采用挂片法，这种检测装置 为使用两个绝缘体，绝缘体中间位置设置有弧形凹槽，将待测金属试片卡在两个绝缘体的 弧形凹槽内，然后将载有金属试片的绝缘体悬挂于大气环境中，进行金属试片的耐腐蚀性 能测试。这种检测方法试验周期长，只能得到金属累积腐蚀，不能反映金属瞬时的腐蚀状 况。鉴于目前在大气环境中监测金属腐蚀速率方法的现状，迫切需要出现一种应用于 大气环境能够反映金属结构材料瞬时腐蚀速率的探头。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以监测大气环境中金属结构材料的瞬时腐蚀速率的 大气环境中金属腐蚀速率测量探头。本发明的另一个目的是提供一种使用所述大气环境中金属腐蚀速率测量探头的 测量方法。为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案一种大气环境中金属腐蚀速率测量探头，包括激励信号输入端1、试片托盘2，多 个腐蚀试片、温度补偿试片5、激励信号输出端6和多个响应信号测量端；所述多个腐蚀试 片与温度补偿试片5依次串联连接构成试片组并封装在试片托盘2上；上述试片组的两端 分别连接所述激励信号输入端1和激励信号输出端6 ；所述多个响应信号测量端分别从试片组的入端和出端、以及串联的多个腐蚀试片 3、4和温度补偿试片5之间的连接端引出；其中，所述腐蚀试片、温度补偿试片5与待监测 金属结构的材料成分、组织、涂装工艺相同。所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头各个腐蚀试片的一个平面作为工作面 与大气环境接触，其余面封装于所述试片托盘2中，所述温度补偿试片5完全密封于所述试 片托盘2中。所述腐蚀试片为第一腐蚀试片3和第二腐蚀试片4，这些腐蚀试片和温度补偿试 片5为长条薄片形。
所述多个响应信号测量端包括第一响应信号测量端7、第二响应信号测量端8、第 三响应信号测量端9和第四响应信号测量端10。所述第一腐蚀试片3、第二腐蚀试片4、温度补偿试片5的连接部位采用铜片焊接 的电连接方式。所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头的测量方法，包括以下步骤(a)将所述探头的工作面安放于监测点上；(b)将所述探头的多个响应信号测量端与检测电路相连；(c)多个腐蚀试片与温度补偿试片5依次串联连接构成试片组，从激励信号输入 端1施加同一激励信号给试片组；(d)分别获取多个响应信号测量端的激励响应信号，根据各个响应信号测量端的 激励响应信号与输入端激励信号，计算各个腐蚀试片的减薄量，通过所述减薄量求出金属 的腐蚀速率。所述步骤(d)中，上述激励信号为一直流电流，激励响应信号为各个腐蚀试片两 端电压。所述多个响应信号测量端包括第一响应信号测量端7、第二响应信号测量端8、第 三响应信号测量端9和第四响应信号测量端10。所述各个腐蚀试片和温度补偿试片5之间的连接部位采用铜片焊接的电连接方 式，使得连接部位电阻远小于各个试片本身电阻。与现有技术相比，本发明得到的大气环境中金属腐蚀速率测量探头能够监测大气 环境中金属结构的金属瞬时腐蚀速率，从而及时发现金属结构的腐蚀问题，以便采取必要 的防腐蚀措施解决腐蚀问题，从而为金属结构的正常运行提供保障。
图1为本发明得到的大气环境中金属腐蚀速率测量探头的示意图。附图标记1激励信号输入端2试片托盘3第一腐蚀试片4第二腐蚀试片5温度补偿试片6激励信号输出端7第一响应信号测量端8第二响应信号测量端9第三响应信号测量端10第四响应信号测量端
具体实施例方式下面根据附图对本发明作进一步说明如图1所示，一种大气环境中金属腐蚀速率测量探头，包括激励信号输入端1，试 片托盘2，第一腐蚀试片3、第二腐蚀试片4、温度补偿试片5、激励信号输出端6、第一响应信 号测量端7、第二响应信号测量端8、第三响应信号测量端9、第四响应信号测量端10。第一 腐蚀试片3、第二腐蚀试片4与温度补偿试片5封装于试片托盘2上。第一腐蚀试片3、第 二腐蚀试片4与温度补偿试片5依次串联连接，激励信号输入端1位于第一腐蚀试片3左 侧，激励信号输出端6位于温度补偿试片5右侧。从第一腐蚀试片3两端引出两根导线作为第一响应信号测量端7、第二响应信号测量端8，从温度补偿试片5的两端引出两根导线 作为第三响应信号测量端9、第四响应信号测量端10。因为第一腐蚀试片3、第二腐蚀试片 4与温度补偿试片5串联连接部位的电阻远小于试片本身电阻，所以第二腐蚀试片4两端 的响应信号测量端为第二响应信号测量端8、第三响应信号测量端9。第一腐蚀试片3、第 二腐蚀试片4、温度补偿试片5采用的加工方法应保证与待监测金属结构材料成分、组织相 同，采用的涂装工艺与待监测金属结构相同。本发明得到的大气环境中金属腐蚀速率测量探头的工作过程如下首先，选择大 气环境中金属结构的代表性监测点，将探头安放于监测点上，将探头的各信号接口与检测 电路相连，对第一腐蚀试片3、第二腐蚀试片4、温度补偿试片5施加同一直流电流激励信 号；从第一响应信号测量端7 第四响应信号测量端10获取第一腐蚀试片3、第二腐蚀试 片4、温度补偿试片5两端的激励响应信号，激励信号是直流电流，响应信号是腐蚀试片和 温度补偿试片5两端电压，据此计算试片电阻。温度补偿试片5完全包覆，在环境中不腐蚀， 故电阻值仅随温度变化。而腐蚀试片的电阻值则即随温度变化又随因腐蚀导致的截面积减 少变化。两个阻值相比即可消掉温度因子的影响。记录随时间两个电阻值比值的变化即可 得出腐蚀试片的减薄量。两片腐蚀试片的结果可以互为参照。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种大气环境中金属腐蚀速率测量探头，其特征在于，它包括激励信号输入端(1)、试片托盘(2)，多个腐蚀试片、温度补偿试片(5)、激励信号输出端(6)和多个响应信号测量端；所述多个腐蚀试片与温度补偿试片(5)依次串联连接构成试片组并封装在试片托盘(2)上；上述试片组的两端分别连接所述激励信号输入端(1)和激励信号输出端(6)；所述多个响应信号测量端分别从试片组的入端和出端、以及串联的多个腐蚀试片(3、4)和温度补偿试片(5)之间的连接端引出；其中，所述腐蚀试片、温度补偿试片(5)与待监测金属结构的材料成分、组织、涂装工艺相同。
2.如权利要求1所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头，其特征在于各个腐蚀试 片的一个平面作为工作面与大气环境接触，其余面封装于所述试片托盘(2)中，所述温度 补偿试片(5)完全密封于所述试片托盘(2)中。
3.如权利要求1所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头，其特征在于所述腐蚀试 片为第一腐蚀试片(3)和第二腐蚀试片(4)，这些腐蚀试片和温度补偿试片(5)为长条薄片 形。
4.如权利要求1所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头，其特征在于所述多个响 应信号测量端包括第一响应信号测量端(7)、第二响应信号测量端(8)、第三响应信号测量 端(9)和第四响应信号测量端(10)。
5.如权利要求3所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头，其特征在于所述第一腐 蚀试片(3)、第二腐蚀试片(4)、温度补偿试片(5)的连接部位采用铜片焊接的电连接方式。
6.如权利要求1所述的大气环境中金属腐蚀速率测量探头的测量方法，其特征在于 包括以下步骤(a)将所述探头的工作面安放于监测点上；(b)将所述探头的多个响应信号测量端与检测电路相连；(c)多个腐蚀试片与温度补偿试片(5)依次串联连接构成试片组，从激励信号输入端 (1)施加同一激励信号给试片组；(d)分别获取多个响应信号测量端的激励响应信号，根据各个响应信号测量端的激励 响应信号与输入端激励信号，计算各个腐蚀试片的减薄量，通过所述减薄量求出金属的腐 蚀速率。
7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述步骤(d)中，上述激励信号为一直 流电流，激励响应信号为各个腐蚀试片两端电压。
8.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述多个响应信号测量端包括第一响 应信号测量端(7)、第二响应信号测量端(8)、第三响应信号测量端(9)和第四响应信号测 量端(10)。
9.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述各个腐蚀试片和温度补偿试片(5) 之间的连接部位采用铜片焊接的电连接方式，使得连接部位电阻远小于各个试片本身电 阻。
全文摘要
本发明涉及一种检测装置和方法，特别是一种大气环境中金属材料腐蚀速率测量探头及其使用方法。它包括激励信号输入端(1)、试片托盘(2)，多个腐蚀试片、温度补偿试片(5)、激励信号输出端(6)和多个响应信号测量端。检测时，探头接口与检测电路相连，对腐蚀试片与补偿试片施加同一直流激励信号；获取腐蚀试片及补偿试片两端的激励响应信号，计算腐蚀试片的减薄量，根据上述减薄量求出金属的腐蚀速率。本发明测量误差小、灵敏度高，抗干扰能力强，适用范围广，能够实现远程在线测量。
文档编号G01N17/04GK101876624SQ20101020950
公开日2010年11月3日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者周毅, 季辉, 张波, 杨朝晖, 王庆璋, 辛公锋, 郭保林, 韩东锐, 高全亭 申请人:钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所;山东高速青岛公路有限公司