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1概述1

1.1 腐蚀的定义1

1.2腐蚀损失1

1.3腐蚀监测及其在腐蚀防护与控制中的重要性2

1.4本书的组织结构3

1.5参考文献4

2腐蚀基础知识和性能表征技术5

2.1腐蚀的分类5

2.2全面腐蚀5

2.3钝化和局部腐蚀7

2.3.1 电偶腐蚀9

2.3.2点蚀10

2.3.3缝隙腐蚀12

2.3.4成分选择腐蚀（脱合金）14

2.3.5晶间腐蚀15

2.4微生物腐蚀16

2.5流动促进腐蚀和磨损腐蚀18

2.6应力腐蚀破裂19

2.7腐蚀疲劳22

2.8氢脆24

2.9表征技术25

2.9.1表面分析技术25

2.9.2腐蚀产物表征手段27

2.10参考文献27

第一篇 腐蚀监测的电化学技术/33

3电化学极化技术35

3.1引言35

3.2腐蚀的电化学本质35

3.3能量-电位-电流的关系36

3.3.1能量36

3.3.2电位36

3.3.3电流40

3.4电化学极化技术测定腐蚀速度41

3.4.1极化电阻法42

3.4.2Tafel外推法46

3.4.3循环动电位极化法47

3.4.4循环电流阶梯极化法49

3.4.5恒电位极化法51

3.4.6电偶腐蚀速率51

3.5腐蚀电流Icorr与腐蚀速度的转化51

3.6实验室电极化方法测定腐蚀速度52

3.6.1 工作电极54

3.6.2辅助电极54

3.6.3参比电极54

3.6.4电解液55

3.6.5恒电位仪56

3.7极化法现场测定腐蚀速度56

3.8极化法测定腐蚀速度的局限性58

3.8.1溶液电阻58

3.8.2扫描速度59

3.8.3电极搭桥59

3.8.4氧化还原反应的存在59

3.8.5腐蚀电位的变化59

3.8.6扩散控制的情况59

3.8.7仅适用于均匀腐蚀60

3.9极化法在工业中的应用60

3.10发展趋势60

3.11补充资料61

3.12参考文献61

4电化学噪声法64

4.1引言64

4.1.1什么是电化学噪声？64

4.1.2电化学噪声测量的历史64

4.2电化学噪声的测量65

4.2.1电化学电位噪声65

4.2.2电化学电流噪声65

4.2.3电位和电流噪声同时测量65

4.2.4仪器要求65

4.3可替代的电化学噪声方法67

4.3.1非对称电极法68

4.3.2切换法68

4.3.3噪声与阻抗联合测定69

4.3.4电化学噪声设备的测试69

4.4电化学噪声的解释69

4.4.1引言69

4.4.2时间记录的直接检查70

4.4.3统计法70

4.4.4波谱法74

4.4.5小波分析方法74

4.4.6混沌法74

4.4.7神经网络法74

4.5电化学噪声法和极化电阻法在计算腐蚀速度方面的比较75

4.5.1 噪声电阻的优势75

4.5.2电化学噪声法辨别腐蚀类型75

4.6实际应用76

4.7谐波失真分析76

4.8电化学频率调制78

4.9参考文献78

5零电阻电流计和流电传感器81

5.1 引言81

5.2伽伐尼电流81

5.3零电阻电流计测量电路83

5.4应用83

5.4.1大气83

5.4.2冷却水85

5.4.3土壤85

5.4.4缝隙86

5.4.5混凝土89

5.5发展趋势90

5.6参考文献91

6微流电池技术94

6.1引言94

6.2微流电池方法的原理94

6.2.1微流电池方法所解决的问题94

6.2.2物理模型96

6.2.3获取局部腐蚀速率的微流电池方法97

6.2.4技术的验证101

6.2.5基于微流电池方法的局部腐蚀监测仪的现场应用102

6.3数据解释和应用104

6.3.1 碳钢腐蚀有效控制的一般问题104

6.3.2缓蚀剂作用原理105

6.3.3冷却水处理时的性能问题106

6.3.4改善冷却水处理性能的集成解决方案107

6.3.5解释局部腐蚀监测仪读数应考虑的因素108

6.4应用112

6.5发展趋势及补充资料112

6.6参考文献113

7腐蚀热力学及电位法测定局部腐蚀116

7.1引言116

7.2腐蚀热力学116

7.2.1化学势与电化学势116

7.2.2电极电势118

7.2.3吉布斯自由能119

7.2.4非标准状态下的电极电势120

7.2.5腐蚀电位与混合电位理论121

7.3合金的电位序126

7.4电位法测定局部腐蚀127

7.4.1钝态128

7.4.2局部腐蚀敏感性指标130

7.4.3局部腐蚀敏感性指标的测定131

7.5总结134

7.6参考文献134

8多电极系统137

8.1引言137

8.2早期多电极系统137

8.3非耦合多电极矩阵139

8.4耦合多电极系统的腐蚀探测140

8.5耦合多电极系统用于空间腐蚀及电化学研究142

8.6耦合多电极矩阵系统的空间腐蚀测定143

8.7耦合多电极矩阵传感器的简单输出参数145

8.7.1腐蚀监测耦合多电极矩阵传感器的原理145

8.7.2局部腐蚀最大速率149

8.7.3用耦合多电极矩阵传感器与局部腐蚀速率因子估计均匀腐蚀速率151

8.7.4用耦合多电极矩阵传感器与局部腐蚀深度因子估计均匀腐蚀深度152

8.7.5局部腐蚀累计最大速率155

8.8内部电流、导电沉积物和缝隙对CMAS探头表面裂纹的最小影响159

8.8.1内部电流对耦合多电极矩阵传感器测定局部腐蚀速率的最小影响159

8.8.2含H2 S环境中腐蚀产物的形成对耦合多电极矩阵传感器测定局部腐蚀速率的最小影响162

8.8.3裂纹对耦合多电极矩阵传感器测定局部腐蚀速率的最小影响164

8.9耦合多电极矩阵传感器测定腐蚀速率的确认165

8.9.1 与工业冷却水系统中碳钢试片数据的比较166

8.9.2与海水系统中碳钢、铝、不锈钢试片数据的比较167

8.9.3与铝合金多电极贯穿探头数据的比较168

8.10实时腐蚀监测耦合多电极矩阵传感器的应用170

8.11多电极系统的局限性171

8.12总结172

8.13参考文献172

第二篇 腐蚀监测的其他物理化学方法/181

9重量分析技术183

9.1 引言183

9.2热重分析（TGA）技术183

9.3石英晶体微量天平（QCM）技术185

9.3.1 QCM原理186

9.3.2石英晶体微量天平实验及设备189

9.3.3耗散技术190

9.3.4电化学石英晶体微量天平191

9.4重量分析技术总结193

9.5参考文献194

10放射性示踪法196

10.1 原理及历史196

10.2前提197

10.3标号法198

10.3.1 整体活化或热中子活化198

10.3.2薄层活化或表面层活化199

10.4潜在同位素200

10.5腐蚀单位的转化及校准200

10.6应用及局限性201

10.6.1 应用示例201

10.6.2局限性204

10.7补充资料204

10.8参考文献204

11电阻技术205

11.1引言及背景205

11.2感测探针设计207

11.3应用实例209

11.3.1 化工及石油和天然气工业209

11.3.2混凝土结构210

11.3.3大气210

11.3.4土壤腐蚀211

11.4感测探针的电子器件和仪表212

11.5电阻法的演化213

11.5.1电感法213

11.5.2场信号法215

11.6优点和局限性216

11.7结束语216

11.8参考文献217

12腐蚀监测无损评价技术218

12.1引言218

12.2腐蚀监测无损评价技术218

12.2.1超声波监测技术219

12.2.2涡流220

12.2.3声发射及设备222

12.2.4导波及设备223

12.2.5红外热成像227

12.3发展趋势229

12.4参考文献230

13氢渗透测量技术在石油化工装置上的应用233

13.1引言233

13.2导致氢渗透的原因及测量233

13.3用氢通量测量仪器测量氢活性234

13.4应用实例236

13.4.1用氢通量技术评估氢损伤236

13.4.2除氢处理237

13.4.3用氢通量展示酸性气体腐蚀和相关介质腐蚀237

13.3.4用氢通量显示HF酸腐蚀238

13.4.5环烷酸腐蚀和硫酸根腐蚀238

13.5参考文献238

14旋转笼及喷射冲击技术240

14.1引言240

14.2旋转笼240

14.2.1历史240

14.2.2旋转笼设备241

14.2.3旋转笼的流动特性241

14.2.4均匀腐蚀与局部腐蚀的模拟245

14.2.5旋转笼的典型应用245

14.3喷射冲击247

14.3.1历史247

14.3.2喷射冲击装置247

14.3.3喷射冲击的流体特性249

14.3.4均匀腐蚀与局部腐蚀的模拟250

14.3.5喷射冲击的典型应用251

14.4根据实验室测试结果预测工业应用251

14.4.1 管道剪切应力251

14.4.2管道与旋转笼的相互关系253

14.4.3管道与喷射冲击的相互关系253

14.5发展趋势253

14.6补充资料253

14.7参考文献254

第三篇 特殊环境下的腐蚀监测及其他/257

15微生物环境下的腐蚀监测259

15.1引言259

15.1.1生物膜259

15.1.2 MIC监测260

15.1.3离线生物膜监测260

15.1.4在线污垢监测262

15.2 MIC的腐蚀监测264

15.2.1离线方法264

15.2.2在线技术264

15.3电化学传感器对MIC的风险评价268

15.3.1 BIoGEORGE系统269

15.3.2 BIOX系统270

15.4在线监测整体系统274

15.5案例介绍276

15.5.1不锈钢缝隙腐蚀的抑制276

15.5.2电厂冷却水处理的优化277

15.5.3矿泉水厂生物膜的检测279

15.5.4废水消毒处理的测试279

15.5.5电厂铜合金冷凝管钝化的监测279

15.5.6钢厂冷却水处理的监测281

15.5.7 冷却塔水处理的评价281

15.6总结282

15.7参考文献283

16混凝土的腐蚀监测288

16.1引言288

16.2混凝土中腐蚀恶化机制289

16.2.1 一般恶化模型289

16.2.2初始阶段289

16.2.3恶化阶段293

16.2.4结构服役寿命管理295

16.3混凝土中腐蚀评估及腐蚀风险296

16.3.1碳酸化296

16.3.2氯化物含量297

16.3.3水含量及混凝土电阻率297

16.3.4电位值299

16.3.5腐蚀速率299

16.4腐蚀监测传感器300

16.4.1 用于耐久性评估的测量分类300

16.4.2氯化物含量测量传感器301

16.4.3水泥电阻测量传感器302

16.4.4电势测量传感器303

16.4.5去钝化和腐蚀速率测量传感器303

16.5数据评价307

16.5.1数据采集速度307

16.5.2耐久性评估中的数据监测307

16.6应用307

16.6.1 应用领域307

16.6.2基本条件及限制308

16.6.3应用实例309

16.7结论311

16.8参考文献311

17土壤的腐蚀监测314

17.1引言314

17.2土壤腐蚀探头类型314

17.3电阻探头314

17.3.1 电阻探头的类型315

17.3.2典型应用318

17.3.3电阻探头安装位置的选择319

17.4监测及数据解释319

17.5效果标准320

17.6参考文献321

17.7参考书目321

18涂层下腐蚀监测322

18.1 引言322

18.2涂层下腐蚀监测方法323

18.2.1电化学阻抗谱323

18.2.2电化学噪声329

18.2.3其他技术329

18.3小结330

18.4参考文献330

19阴极保护监测332

19.1 引言332

19.2阴极保护监测334

19.3阴极保护监测技术337

19.4阴极保护监测工艺344

19.5腐蚀防护效果345

19.6监测结果及维护时机349

19.7结构物价值的增加349

19.8较低的更新及维修成本349

19.9阴极保护监测是美国政府的最低要求349

19.10监测频率增强腐蚀防护效果350

19.11 NACE推荐350

19.12关于危险环境的阴极保护监测351

19.13现场数据有利于阴极保护监测351

19.14数据管理351

19.15总结353

19.16参考文献353

20远程监测和计算机应用354

20.1引言354

20.1.1为何进行远程监测354

20.1.2本章内容355

20.1.3远程监测基础355

20.1.4远程监测系统的关键因素356

20.2数据处理357

20.2.1 数据的性质与临界状态358

20.2.2数据传输量和频率358

20.3通信网络359

20.3.1私人网络359

20.3.2固定网与局域网360

20.3.3固定与移动站点361

20.3.4过时的广域网362

20.3.5固定站点的广域网选择363

20.4具体要求364

20.4.1电源要求364

20.4.2环境要求365

20.4.3输入要求365

20.4.4远程控制；输出要求366

20.5 NOC和支持系统367

20.5.1网络运行中心基础367

20.5.2数据安全与冗余368

20.5.3数据的输出、分析与归类368

20.5.4报警通知369

20.5.5支持系统369

20.6补充资料370

20.7参考文献370

21腐蚀预测模型371

21.1引言371

21.2经验模型举例373

21.2.1自然环境下的均匀腐蚀模型373

21.2.2工业加工环境下的均匀腐蚀模型376

21.2.3流体加速腐蚀的经验模型377

21.2.4局部腐蚀的经验模型377

21.2.5统计方法预测局部腐蚀378

21.2.6人工神经网络模型381

21.2.7专家系统382

21.3机制模型（基于物理的）382

21.3.1热力学模型383

21.3.2均匀腐蚀模型386

21.3.3局部腐蚀模型389

21.4发展趋势397

21.5参考文献397

21.5.1一般阅读和更多资料的来源397

21.5.2详细参考文献398

第四篇 应用及研究/403

22发动机排放系统的腐蚀监测405

22.1引言405

22.2往复式发动机燃烧及排放406

22.2.1燃烧过程及影响因素406

22.2.2操作变量对于燃烧产物形成的影响408

22.2.3催化剂的影响409

22.3腐蚀源的形成409

22.3.1硫酸的形成410

22.3.2硝酸的形成410

22.3.3羧酸410

22.4监测技术411

22.4.1 经典重量法411

22.4.2利用电阻探头原位测量腐蚀性412

22.4.3湿化学分析技术415

22.5当前问题及未来需要416

22.6参考文献417

23微流电池技术对冷却水系统的腐蚀监测418

23.1引言418

23.2腐蚀防护项目选择及优化418

23.3化学处理设备的项目优化420

23.4通过初步冷却塔测试进行项目优化424

23.5精炼厂碳氢化合物泄漏探测及控制427

23.6精炼厂泄漏探测及优化430

23.7含盐水冷却水系统中黄铜腐蚀防护431

23.8参考文献438

24造纸工业的腐蚀监测439

24.1 引言439

24.2实验过程440

24.2.1造纸机腐蚀440

24.2.2多次蒸发器系统442

24.3结果和分析445

24.3.1 造纸机腐蚀445

24.3.2蒸发器腐蚀447

24.4结论450

24.4.1 造纸机腐蚀450

24.4.2蒸发器腐蚀450

24.5致谢451

24.6参考文献451

25利用新型监测技术进行化工设备的腐蚀控制453

25.1引言453

25.2调查453

25.2.1三电极电化学噪声测定原理453

25.2.2三电极电化学噪声测定的验证456

25.3监测及腐蚀防护456

25.3.1以化工厂所受腐蚀破坏为例的概要说明456

25.3.2测量准备457

25.3.3安装测量设备458

25.3.4监测及结果459

25.4结论461

25.5参考文献461

26耦合多电极阵列传感器（CMAS）在阴极保护条件下的腐蚀监测462

26.1引言462

26.2采用CMAS探头对阴极保护系统的腐蚀速率进行测定463

26.3碳钢在模拟海水中局部腐蚀速率的测定464

26.3.1临界保护电位的测定465

26.3.2阴极保护条件下的腐蚀速率测定466

26.3.3小结469

26.4碳钢在混凝土中局部腐蚀速率的测定469

26.4.1 在新预拌混凝土中碳钢的局部腐蚀470

26.4.2阴极保护时的局部腐蚀速率470

26.4.3小结471

26.5阴极保护条件下碳钢在土壤中局部腐蚀速率的测定471

26.5.1 浸透模拟海水的土壤中的腐蚀速率472

26.5.2阴极保护条件下的腐蚀速率474

26.5.3小结474

26.6阴极保护条件下碳钢在饮用水中局部腐蚀速率的测定474

26.6.1最大局部腐蚀速率475

26.6.2均匀腐蚀速率475

26.6.3探头电位476

26.6.4测试后探头的表观检查477

26.6.5小结478

26.7参考文献479

27采用丝束电极研究暂时性保护油膜下金属的腐蚀480

27.1 引言480

27.2有机涂层的导电机制481

27.2.1盐溶液中TPOC的离子/电子导电性能482

27.2.2盐溶液中TPOC降解时的半导体转变484

27.3丝束电极及其工作原理486

27.4丝束电极的应用487

27.4.1暂时性保护油膜失效前的电位变化487

27.4.2暂时性保护油膜膜下金属腐蚀的研究487

27.4.3暂时性保护油膜耐污性能的研究488

27.4.4润滑剂及其对TPOC腐蚀行为影响研究488

27.5参考文献489

28场指纹检测仪（FSM-IT）腐蚀监测495

28.1引言495

28.1.1场指纹检测仪（FSM-IT）495

28.1.2潮湿酸性气体管道腐蚀监测的典型挑战496

28.2实例研究497

28.2.1 6in含硫气体管道实例研究497

28.2.2 4in含硫气体管道实例研究497

28.2.3 30in工业用水管道实例研究499

28.2.4 6in含硫气体管道实例研究501

28.2.5 48in输油管道实例研究501

28.2.6 8in含硫气体生产管道实例研究502

28.2.7摘要504

28.3致谢504

28.4参考文献504