[发明专利]金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法

说明书

本发明公开一种金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法。本发明原理是对被拉伸金属试样施加拉应力，在拉应力和电解质溶液的共同作用下，对第一工作电极施加极化电位E1，金属发生应力腐蚀，在应力腐蚀过程中，对第二工作电极施加阴极极化电位E2，在第二工作电极上发生H⁺被还原的反应，得到的电流数据分别是第一工作电极的腐蚀电流和第二工作电极产生的还原电流，还原电流的动态变化即为微区H⁺浓度的动态变化。本监测方法能够实时原位监测金属/电解质溶液界面微区pH值的动态变化；具有稳定性好、响应快、精确度高、重现性好等优点；监测装置易于制作，成本低廉，操作简便，易于使用，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及一种pH值动态变化的监测方法，具体是一种金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法。

背景技术

金属的应力腐蚀(Stss Corrosion Cracking,SCC)是一种较为常见的局部腐蚀，也是危害最大的腐蚀形式之一。金属在发生应力腐蚀时，并不发生明显的均匀腐蚀，在其表面产生的腐蚀产物也极少、不明显。因此，应力腐蚀往往在没有任何征兆的情况下突然发生，是一种灾难性腐蚀。对金属采取合适的防护措施以避免应力腐蚀的发生发展能够保证设施安全、避免损失。而弄清楚金属应力腐蚀的机理和影响因素是发展防护技术的关键。

传统的研究金属应力腐蚀机理和影响因素的方法主要有拉伸实验、快慢动电位极化扫描技术和非原位的表面物理技术。拉伸实验，按其加载方式，可分为恒载荷、恒变形和慢应变速率拉伸等。非原位的表面物理技术主要是采用扫描电镜(SEM)和EDS(EnergyDispersive Spectrometer)等观察断口形貌以及对断口处腐蚀产物成份进行分析。这些国内外普遍使用的传统方法，只能够获得被腐蚀金属在某一段时间内的整体应力-应变信息和电化学信息，有一定的局限性。因此有必要发展新的思路和方法研究应力腐蚀，以期得到金属应力腐蚀过程中的实时原位动态信息，并据此深入探讨应力腐蚀的机理和影响因素。

研究应力腐蚀过程中金属/电解质溶液界面微区pH值的动态变化可以获得更多的应力腐蚀过程中的电化学信息和界面动态信息，进而可以深入探讨应力腐蚀的机理及其影响因素^[1]。比如，可以根据微区pH值的动态变化去推测电极表面膜的组成及其变化、探讨应力腐蚀的发生发展过程、判断应力腐蚀所处的发展阶段、深入研究应力腐蚀的影响因素、判断防护措施的效果等等。

传统的用于测量pH值的各种玻璃电极、金属-金属氧化物电极、离子选择性电极及(醌)氢醌电极等，一般体积较大，不能用于实时原位监测微区pH值的动态变化。最常见的玻璃电极用于测量pH值时还存在易破损、经常需要进行标定、操作过程复杂等缺点，使用起来非常不方便。

近几年，不断有人研制出新型的用于测量微区pH值的电极/探针/传感器等。但是它们大部分都存在着这样或者那样的问题，比如稳定性差、响应慢，精确度低、重现性差，操作复杂，价格昂贵等等。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法，将聚苯胺用电化学的方法聚集到铂微电极表面，通过恒电位仪电解池，对监测数据进行采集，实现实时原位监测金属/电解质溶液界面微区pH值的动态变化；确保监测的稳定性强、响应快、精确度高、重现性好等特点；并达到操作简便，易于使用，应用范围广泛的目的。

为了实现上述目的，本金属应力腐蚀过程中界面微区pH值动态变化监测方法，包括以下具体步骤：

A、制取第一工作电极，采用两端具有螺纹的工字型棒状被拉伸金属试样作为第一工作电极，被拉伸金属试样的中部细长部分为工作段；

B、制取第二工作电极；