[发明专利]一种材料腐蚀检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料腐蚀检测装置和方法，特别适用于金属材料以及表面覆盖有保护层的金属材料的腐蚀检测。

背景技术

腐蚀在人们生产实践和生活中是经常遇到的一种自然现象，尤其是金属腐蚀问题十分普遍。腐蚀给人类造成的危害和损失甚至超过风灾、火灾、水灾和地震等自然灾害的总和。有资料显示，因腐蚀造成的损失至少可占国民生产总值的1.25%。

腐蚀对金属材料造成的损失相当严重。金属在各种环境中都可能发生腐蚀。目前普遍使用的金属材料钢铁，因遭受腐蚀而产生铁锈，导致许多设备过早地报废，不能使用。有资料显示，全世界每年由于腐蚀而导致报废的钢铁高达总产量的三分之一，其中约有三分之一不能回收利用。

腐蚀不仅大量吞噬钢材，同时由于生产过程中的腐蚀造成设备的损坏，不仅污染环境，甚至着火、爆炸，从而引起厂房、机器设备破坏，酿成严重的事故。特别是石油化工生产工艺在高温高压情况下，腐蚀介质强，危害性更大，直接威胁人员的身体健康和生命安全，这不仅会造成巨大的经济损失，而且还可能造成惨重的人员伤亡事故，严重地损害了社会效益。因此腐蚀是生产过程中的一个重大不安全因素。

因此，开发能有效检测材料腐蚀的发生，及其腐蚀程度的方法极为重要。为此，目前已开发了多种腐蚀的检测方法，如挂片法、电阻电极法、线性极化法、超声波测厚法、水中溶解性气体测量等。但这些方法都不能直接定性定量的测量被检测材料的腐蚀速率和腐蚀量。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种材料腐蚀检测装置和方法，特别适用于金属材料以及表面覆盖有保护层（如：油漆）的金属材料的腐蚀检测。

为达到上述目的，本发明的构思是：

当金属材料受到外界机械负荷的压力时，即使是材料本身没有损坏，但它的内部和外部都有可能会发生连续结构特征的变化。材料由于内部结构特征的变化而释放出来的能量通常以“应力波”的形式表现出来，如瑞利波。而这种“应力波”的检测为探测材料内部结构变化提供了一个实用的方法。目前尚未发现任何方法可以探测材料的内部结构变化。材料（如：金属）的腐蚀也会释放出微小的能量，此能量也以“应力波”的形式存在，且腐蚀导致材料结构变化所产生能量释放的“应力波”，其特征类似于机械压力导致的“应力波”。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种材料腐蚀检测装置，包括声发射传感器，前置放大器，过滤器，主放大器，缓冲存储器，信号探测装置、信号处理单元以及显示装置；所述发射传感器依次连接前置放大器，过滤器，主放大器，缓冲存储器，信号探测装置、信号处理单元，所述信号处理单元通过多路通道连接到显示装置。

所述信号探测装置包括第一多路复用器，频率过滤器，振幅阈值过滤器，数据存储单元和第二多路复用器；所述第一多路复用器分成若干通道，每个通道都依次分别连接有一个频率过滤器和一个振幅阈值过滤器，所述振幅阈值过滤器连接一个独立的数据存储器，若干数据存储器组成数据存储单元，所述数据存储单元后的若干通道连接到第二多路复用器上。

所述信号处理单元包括低通滤波器，放大器，信号平均器，振幅阈值检测器，时钟，电压控制的振荡器，计数器，第三多路复用器所述低通滤波器依次连接放大器，信号平均器，振幅阈值检测器，电压控制的振荡器，计数器，第三多路复用器，所述时钟连接振幅阈值检测器，电压控制的振荡器。

一种材料腐蚀检测方法，在不损坏被检测材料的情况下，监测其内部释放出的能量，通过此能量信号来判断材料的腐蚀断裂的特性，具有如下步骤：

1）所述声发射传感器通过声学耦合剂连接到被检测的材料上，当材料被腐蚀时，其内部会释放出能量，此能量通过超声波信号的形式表现出来；此超声波信号由声发射传感器接收，并通过前置放大器转换成电压模拟信号并被放大，然后通过过滤器去除电压模拟信号中的低频噪声，去除噪声后的电压模拟信号通过主放大器进一步放大，放大后的电压模拟信号储存在缓冲存储器中；储存于缓冲存储器中的电压模拟信号被传输到信号探测装置中；

2）在信号探测装置中，电压模拟信号被第一多路复用器分成若干通道，每个通道用于检测金属材料腐蚀过程中产生的不同信号；通过所述频率过滤器和振幅阈值过滤器来选择通过特定频率和特定振幅范围的信号，以分别识别不同的腐蚀产物；检测后的信号通过数据存储单元输送到第二多路复用器，而后进入信号处理单元；