Датчики скорости коррозии как элементы АСУ общей системы мониторинга (стр. 1 из 3)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Причина возникновения коррозии
Виды коррозионных разрушений
Методы определения скорости коррозии
Классификация датчиков
● Датчики на поверхностных электромагнитных волнах
● Датчики на основе измерения поляризационного сопротивления
● Датчики перколяционного типа
● Датчики основанные на принципе измерения убыли (возрастания) массы образца – гравиметрический метод и электрического сопротивления
● Ультразвуковые датчики
Обоснованность применения АСУ контроля коррозии
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Коррозия металлов, и сплавов в агрессивных средах наносит огромный ущерб. В результате коррозии преждевременно выходят из строя нефте-, газо- и водопроводы, металлические конструкции, аппараты, машины и оборудование. Прямые потери от коррозии (потери стоимости выбывших из строя основных фондов, затраты на противокоррозионную защиту, на капитальные и текущие ремонты по причине коррозии) в промышленно развитых странах составляют 2–5% национального дохода, потери металлофонда – 15–30% его ежегодной выплавки. Косвенные потери, согласно ориентированным расчетам превышают прямые в 1,5 – 2 раза.
Несмотря на большие возможности, которыми располагает современная техника защиты металлов, расходы, связанные с коррозией металлических изделий, конструкций и оборудования весьма велики.
Ежегодные затраты на защиту от коррозии оборудования из стали достигают примерно 20% стоимости вновь изготовленных сооружений и тенденция роста этих затрат не уменьшается. Поэтому разработка мероприятий, направленных на повышение коррозионной стойкости металлов и изделий из них, является весьма актуальной задачей.
Научно-исследовательские работы по проблеме коррозии металлов вразличных агрессивных средах ведутся, в основном, по следующим направлениям:
· создание новых коррозионно-стойких конструкционных материалов;
· разработка способов защиты от коррозии конструкций, оборудования и материалов.
В настоящее время, вызывает интерес разработка средств технического контроля и обеспечения защиты конструкций и оборудования от коррозии металлов. Наиболее важно это для химической и нефтехимической промышленности, с целью увеличения эксплутационных ресурсов химического оборудования путем своевременного диагностирования и защиты.
ПРИЧИНА ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОРРОЗИИ
Существует два основных вида коррозии химическая, наблюдаемая в газовых средах при высокой температуре, и электрохимическая.
Процесс электрохимической коррозии совокупность двух сопряженно протекающих реакций:
(анодный процесс), 
(катодный процесс),где D – деполяризатор (окислитель).
Причина коррозии – термодинамическая неустойчивость металлов, сплавов и сталей в агрессивной среде. Определить вероятность протекания коррозионного процесса, как и любого электрохимического процесса, можно по величине изменения энергии Гиббса:
Известно, что любая реакция протекает в данном направлении, если при этом уменьшается энергия Гиббса ΔG <0. Энергия Гиббса ΔG связана с ЭДС электрохимической реакции следующим соотношением.
,где
.Таким образом,
Из последнего уравнения видно, что коррозия металла протекает самопроизвольно при условии, что равновесный потенциал окислителя
более положителен, чем равновесный потенциал металла 
.ВИДЫ КОРРОЗИОННЫХ РАЗРУШЕНИЙ
Коррозия, в зависимости от природы металла, агрессивной среды и других условий, приводит к различным видам разрушений. На рис. 1 представлены разрезы через прокорродировавший образец металла, показывающие возможные изменения рельефа поверхности в результате коррозии.
Рис 1. Схематическое изображение различных видов коррозии:
А – равномерная коррозия; Б – коррозия пятнами; В, Г – коррозия язвами; Д – точечная коррозия (питтинг); Е – подповерхностная коррозия; НН – исходная поверхность металла; КК – рельеф поверхности, измененный вследствие коррозии.
Иногда коррозия протекает со скоростью, почти одинаковой по всей поверхности; в таком случае поверхность становится только немного более шероховатой, чем исходная (рис. 1А) Часто наблюдается различная скорость коррозии на отдельных участках: пятнами (рис. 1Б), язвами (рис. 1В и 1Г). Если язвы имеют малое сечение, но относительно большую глубину, (рис. 1Д), то говорят о точечной коррозии (питтинг). В некоторых условиях небольшая язва распространяется вглубь и вширь под поверхностью (рис. 1E).
Неравномерная коррозия значительно более опасна, чем равномерная. Неравномерная коррозия, при сравнительно небольшом количестве окисленного металла, вызывает большое уменьшение сечения в отдельных местах. Язвенная или точечная коррозия могут привести к образованию сквозных отверстий, например в листовом материале, при малой потере металла.
Приведенная классификация, конечно, условна. Возможны многочисленные формы разрушения, лежащие между характерными типами.
Рис. 2. Межкристаллитная коррозия.
Некоторые сплавы подвержены своеобразному виду коррозии, протекающей только по границам кристаллитов (рис. 3), которые оказываются отделенными друг от друга тонким слоем продуктов коррозии (межкристаллитная коррозия). Здесь потери металла очень малы, но сплав теряет прочность. Это очень опасный вид коррозии, который нельзя обнаружить при наружном осмотре изделия.
Следует понимать, что в зависимости от преобладания того или иного вида коррозии применяют тот или другой датчик, со свои принципом действия.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ
Согласно ГОСТ 5272-68, 9020-74, 17332-71 и литературным сведениям процесс коррозии металлических материалов оценивают с учетом следующих количественных показателей (или методов):
1. Средняя скорость коррозии (коррозионные потери единицы поверхности металла в единицу времени):
где m0, m1m2 – масса образца соответственно исходного, после коррозионного испытания и с продуктами коррозии; S0 – площадь, м2; τ – время, ч.
По величине средней скорости коррозии находят балл, характеристику устойчивости металла и коррозионную активность среды. Используя этот метод, не представляется возможным сравнить между собой коррозионную стойкость металлов, сталей и сплавов с различной плотностью.
2. глубинный показатель коррозии П (т.е. глубину коррозионного разрушения металла в единицу времени) учитывает плотность материала и выражается уравнением
где ρ – плотность материала г/см3;
средняя скорость коррозии, г/(м2·ч).3. Механический показатель коррозии – изменение какого-либо показателя механических свойств металла, %:
где
предел прочности; Р0 – разрушающая нагрузка до коррозии; S0 начальная площадь сечения образца; 
предел прочности металла после коррозии; Р1 разрушающая нагрузка после коррозионного испытания в течение τ, ч.4. Измерение электрического сопротивления образца:
где R0 и R1 – электрическое сопротивление образца соответственно до коррозии и после коррозионного испытания в течение τ, ч.
5. Объемный показатель коррозии (объем поглощенного или выделившегося в процессе коррозии металла газа, приведенный к нормальным условиям и отнесенный к единице поверхности металла и к единице времени):
где
– объем выделившегося (поглощенного) газа, см3, 
– парциональное давление паров воды.6. Глубина межкристаллитной коррозии оценивается как по изменению электрического сопротивления, так и прочностного показателя. В частности, для тонколистового металла и проволоки степень поражения поперечного сечения образца межкристаллитной коррозии рассчитывается по уравнению
где S2 – площадь поперечного сечения металла, пораженного межкристаллитной коррозией; S1 – его площадь до коррозии; ρ2 – удельное электрическое сопротивление металла, пораженного коррозией; ρ – удельное электрическое сопротивление образца после коррозии; ρ1 – удельное электрическое сопротивление слоя, не пораженного коррозией металла.
КЛАССИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ
Из предыдущей главы видно, что определение скорости коррозии, есть не что иное, как косвенный процесс измерения.