[发明专利]一种金属材料海洋大气腐蚀原位监测装置

说明书

本发明提供一种金属材料海洋大气腐蚀原位监测装置，属于金属材料大气自然环境腐蚀领域，其结构包括大气腐蚀监测探头、在线测量与传输模块、供电模块和电脑终端。大气腐蚀监测探头由憎水性绝缘层、亲水性离子导电体、金属导电层、惰性金属层、固体参比电极和导电引线组成，亲水性离子导电体为憎水性绝缘层所包覆，仅在环状大气腐蚀监测探头内侧靠近金属表面处与薄液膜接触；环状大气腐蚀监测探头内部金属表面通过与金属导电层接触电连接，并与惰性金属层和固体参比电极构成三电极测量体系。本发明结构简单，无需待测金属同材质材料制备大气腐蚀监测探头，探头安装方便，适用性广可重复使用；同时具备全面的腐蚀电化学原位监测和数据远程传输功能。

技术领域

本发明涉及金属材料大气自然环境腐蚀领域，特别是涉及一种金属材料海洋大气腐蚀原位测量装置。

背景技术

金属物体长期处于海洋大气环境中，会受到一定的腐蚀，这种腐蚀不仅会影响金属物体的性能，还会引发环境污染以及安全事故，造成不可估量的经济损失。传统的金属腐蚀检测方法如失重法，其优点是能够提供金属腐蚀的详细数据，如腐蚀率、腐蚀类型及腐蚀产物等较多信息，其缺点为需取回样品进行检测，常常需要破坏材料结构或采取挂片的方式来达到实验目的，这种方法的局限性很大，获取数据时间间隔长、成本较高。

金属大气腐蚀，尤其是潮湿海洋大气环境中，其实质是大气中水、盐等在其表面形成薄液膜层电解液后的电化学腐蚀过程，符合电化学的一般规律。基于此，多种大气腐蚀监测技术应运而生。国内外学者开展了大量的金属材料服役海洋大气环境在线测量技术研究，并发展了广泛应用的大气腐蚀监测电池法（ACM）。该方法主要通过测量两种不同金属偶接形成原电池的腐蚀电流评价大气环境腐蚀性强弱，如专利文献【CN 205786244 U】基于通过测量异种金属偶对间电流评价大气腐蚀性强弱的原理，发明的一种大气腐蚀性监测设备，但其无法直接测量金属材料大气腐蚀速率。专利文献【CN 109765172 A】则公开了一种金属及涂层材料海洋大气腐蚀原位测量装置及方法，该装置腐蚀探头采取三电极体系，实现了在线实时测量在大气环境中裸露或者带涂层金属材料的阻抗等电化学性能，基于阻抗或极化曲线测试，可以定性/定量评价腐蚀速率大小。然而，这些大气腐蚀监测装置探头主要采用与待检测金属相同材质的材料制备而成，通过环氧将工作电极（待检测金属材质）与对电极（和参比电极）灌封，制备过程较为繁琐，且封装质量控制难度大，一致性较差。专利文献【CN 111812019 A】公开了一种金属大气腐蚀监测传感器，包括金属基材、憎水性绝缘板、导电材料层和亲水性涂层，采用层叠结构，简化了制备工艺，同时利用亲水性涂层提高了薄液膜的附着性和延展性，提高了检测灵敏度。然而，该传感器只能进行电偶电流检测，无法实现阻抗和极化曲线测试。

此外，上述所有装置探头不可重复使用，且无法保证工作电极（待检测金属）表面状态与材料实际应用情况一致，更无法直接使用待测结构物（如金属杆塔）进行腐蚀监测。因此，测量结果不能直接反馈待测金属（结构物）的腐蚀情况，只能作为参考。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种结构简单、腐蚀监测探头可重复使用的金属材料海洋大气腐蚀原位监测装置，该装置能直接贴附在待测金属材料或金属结构物表面进行腐蚀（电偶）电流、阻抗和极化曲线的在线原位监测；同时，具备远程数据加密传输等功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种金属材料海洋大气腐蚀原位监测装置，包括：大气腐蚀监测探头、在线测量与传输模块、供电模块和电脑终端，供电模块、电脑终端、大气腐蚀监测探头分别和在线测量与传输模块连接；

其中在线测量与传输模块和大气腐蚀测量探头连接，实现大气腐蚀测量探头下待测金属材料的腐蚀（电偶）电流、阻抗、极化曲线等原位电化学测量与数据存储、远程传输功能；

其中供电模块为在线测量与传输模块提供电能；

其中电脑终端具备对在线测量与传输模块编程功能，包括参数设置、时间校正以及远程数据接收功能；