[发明专利]一种界面双电层电容金属腐蚀抑制效能的评估方法及装置

说明书

本发明提供一种界面双电层电容金属腐蚀抑制效能的评估方法及装置。所述方法包括：计算动态直流杂散电流干扰下金属管道的腐蚀速率Vsubgt;1/subgt;；根据法拉第定律计算动态直流杂散电流干扰正半周电流完全用于金属阳极溶解时，等效稳态直流电流引起的法拉第腐蚀速率Vsubgt;2/subgt;；计算δ＝Vsubgt;1/subgt;/Vsubgt;2/subgt;，采用δ评价界面双电层电容的金属腐蚀抑制效能，δ越小，界面双电层电容的金属腐蚀抑制效能越强。本发明可以对动态直流干扰过程中界面双电层充放电电容效应抑制金属腐蚀的作用进行评估，为动态直流杂散电流干扰腐蚀机理的研究提供技术支撑。

技术领域

本发明属于金属腐蚀技术领域，具体涉及一种界面双电层电容金属腐蚀抑制效能的评估方法及装置。

背景技术

随着我国城市轨道交通运输及油气管道行业的发展，埋地管道动态直流杂散电流干扰问题日益严重。地铁或轻轨交通网和城市埋地管网纵横交错在一起，由于列车一般采用直流牵引，走行轨回流，轨道不可能完全对地绝缘，不可避免会有电流由走行轨泄入大地，随着列车不断运行，杂散电流的分布随时间而变化，形成动态直流杂散电流。对于城市轨道交通杂散电流干扰，由于杂散电流的动态波动性，电流的方向和大小随机变化，在金属表面相同区域存在电流的流入和流出，即发生的金属界面阴、阳极极化的交替。实验室的失重测试结果表明，管线钢在动态直流干扰下的腐蚀速率受干扰周期的影响较大，同时当干扰周期小于一定的临界值时，动态直流干扰导致的实际腐蚀速率小于等量稳态直流干扰的理论腐蚀速率。实际腐蚀速率与理论腐蚀速率之间存在的差异，源于有一部分的阳极电流为非法拉第电流而用于界面双电层的充放电，只有一小部分阳极电流参与到金属的溶解(法拉第电流)从而造成腐蚀。

目前国内外对于动态直流杂散电流干扰的腐蚀机理研究，大部分实验设计采用的是恒流输出模式，只考虑了单一方向电流(流入或流出)的影响，杂散电流的腐蚀过程一般采用稳态直流杂散电流的腐蚀机理来解释。虽然也可以借鉴交流干扰腐蚀机理的相关研究，但交流干扰与动态直流杂散电流干扰在频率范围方面具有较大的差异，根据现场试验数据，城市轨道交通直流杂散电流干扰下管地电位的波动周期大多在10s至5min之间，而交流干扰的周期一般为0.02s(50Hz)，同时国内外对于交流腐蚀机理的研究仍存在较大的争议，因此，现有的交流腐蚀研究可以为动态直流杂散电流下的腐蚀机制提供一些参考，但不能完全等同。关于动态直流杂散电流干扰腐蚀机理方面，动态直流干扰引起金属表面阴阳极交替变化的腐蚀行为研究相对较少，同时也缺乏对动态直流干扰过程中充放电电容效应抑制金属腐蚀的效能进行评估的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种界面双电层电容金属腐蚀抑制效能的评估方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

第一方面，本发明提供一种界面双电层电容金属腐蚀抑制效能的评估方法，包括以下步骤：

计算动态直流杂散电流干扰下金属管道的腐蚀速率V₁；

根据法拉第定律计算动态直流杂散电流干扰正半周电流完全用于金属阳极溶解时，等效稳态直流电流引起的法拉第腐蚀速率V₂；

计算δ＝V₁/V₂，采用δ评价界面双电层电容的金属腐蚀抑制效能，δ越小，界面双电层电容的金属腐蚀抑制效能越强。

进一步地，V₁的计算方法包括：

确定动态直流杂散电流干扰腐蚀实验装置金属试样对地阻抗等效电路：常相位角元件的电容Q_dl与电荷转移电阻R_ct并联后再与腐蚀产物膜层电阻R_f串联，然后与腐蚀产物膜层电容Q_f并联，最后与位于输入端的溶液电阻R_s串联；