腐蝕監測技術

1概述
１.１腐蝕的定義
１.２腐蝕損失
１.３腐蝕監測及其在腐蝕防護與控制中的重要性
１.４本書的組織結構
１.５參考文獻

2腐蝕基礎知識和性能表徵技術
２.１腐蝕的分類
２.２全面腐蝕
２.３鈍化和局部腐蝕
２.３.１電偶腐蝕
２.３.２點蝕
２.３.３縫隙腐蝕
２.３.４成分選擇腐蝕(脫合金)
２.３.５晶間腐蝕
２.４微生物腐蝕
２.５流動促進腐蝕和磨損腐蝕
２.６應力腐蝕破裂
２.７腐蝕疲勞
２.８氫脆
２.９表徵技術
２.９.１表面分析技術
２.９.２腐蝕產物表徵手段
２.１０參考文獻

第一篇 腐蝕監測的電化學技術
3電化學極化技術
３.１引言
３.２腐蝕的電化學本質
３.３能量電位電流的關係
３.３.１能量
３.３.２電位
３.３.３電流
３.４電化學極化技術測定腐蝕速度
３.４.１極化電阻法
３.４.２Tafel外推法
３.４.３迴圈動電位極化法
３.４.４迴圈電流階梯極化法
３.４.５恒電位極化法
３.４.６電偶腐蝕速率
３.５腐蝕電流Icorr與腐蝕速度的轉化
３.６實驗室電極化方法測定腐蝕速度
３.６.１工作電極
３.６.２輔助電極
３.６.３參比電極
３.６.４電解液
３.６.５恒電位儀
３.７極化法現場測定腐蝕速度
３.８極化法測定腐蝕速度的局限性
３.８.１溶液電阻
３.８.２掃描速度
３.８.３電極搭橋
３.８.４氧化還原反應的存在
３.８.５腐蝕電位的變化
３.８.６擴散控制的情況
３.８.７僅適用於均勻腐蝕
３.９極化法在工業中的應用
３.１０發展趨勢
３.１１補充資料
３.１２參考文獻

4電化學雜訊法
４.１引言
４.１.１什麼是電化學雜訊？
４.１.２電化學雜訊測量的歷史
４.２電化學雜訊的測量
４.２.１電化學電位雜訊
４.２.２電化學電流雜訊
４.２.３電位和電流雜訊同時測量
４.２.４儀器要求
４.３可替代的電化學雜訊方法
４.３.１非對稱電極法
４.３.２切換法
４.３.３雜訊與阻抗聯合測定
４.３.４電化學雜訊設備的測試
４.４電化學雜訊的解釋
４.４.１引言
４.４.２時間記錄的直接檢查
４.４.３統計法
４.４.４波譜法
４.４.５小波分析方法
４.４.６混沌法
４.４.７神經網路法
４.５電化學雜訊法和極化電阻法在計算腐蝕速度方面的比較
４.５.１雜訊電阻的優勢
４.５.２電化學雜訊法辨別腐蝕類型
４.６實際應用
４.７諧波失真分析
４.８電化學頻率調製
４.９參考文獻

5零電阻電流計和流電感測器
５.１引言
５.２伽伐尼電流
５.３零電阻電流計測量電路
５.４應用
５.４.１大氣
５.４.２冷卻水
５.４.３土壤
５.４.４縫隙
５.４.５混凝土
５.５發展趨勢
５.６參考文獻

6微流電池技術
６.１引言
６.２微流電池方法的原理
６.２.１微流電池方法所解決的問題
６.２.２物理模型
６.２.３獲取局部腐蝕速率的微流電池方法
６.２.４技術的驗證
６.２.５基於微流電池方法的局部腐蝕監測儀的現場應用
６.３資料解釋和應用
６.３.１碳鋼腐蝕有效控制的一般問題
６.３.２緩蝕劑作用原理
６.３.３冷卻水處理時的性能問題
６.３.４改善冷卻水處理性能的集成解決方案
６.３.５解釋局部腐蝕監測儀讀數應考慮的因素
６.４應用
６.５發展趨勢及補充資料
６.６參考文獻

7腐蝕熱力學及電位法測定局部腐蝕
７.１引言
７.２腐蝕熱力學
７.２.１化學勢與電化學勢
７.２.２電極電勢
７.２.３吉布斯自由能
７.２.４非標準狀態下的電極電勢
７.２.５腐蝕電位與混合電位理論
７.３合金的電位序
７.４電位法測定局部腐蝕
７.４.１鈍態
７.４.２局部腐蝕敏感性指標
７.４.３局部腐蝕敏感性指標的測定
７.５總結
７.６參考文獻

8多電極系統
８.１引言
８.２早期多電極系統
８.３非耦合多電極矩陣
８.４耦合多電極系統的腐蝕探測
８.５耦合多電極系統用於空間腐蝕及電化學研究
８.６耦合多電極矩陣系統的空間腐蝕測定
８.７耦合多電極矩陣感測器的簡單輸出參數
８.７.１腐蝕監測耦合多電極矩陣感測器的原理
８.７.２局部腐蝕最大速率
８.７.３用耦合多電極矩陣感測器與局部腐蝕速率因數估計均勻腐蝕速率
８.７.４用耦合多電極矩陣感測器與局部腐蝕深度因數估計均勻腐蝕深度
８.７.５局部腐蝕累計最大速率
８.８內部電流、導電沉積物和縫隙對CMAS探頭表面裂紋的最小影響
８.８.１內部電流對耦合多電極矩陣感測器測定局部腐蝕速率的最小影響
８.８.２含H2S環境中腐蝕產物的形成對耦合多電極矩陣感測器測定局部腐蝕速率的最小影響
８.８.３裂紋對耦合多電極矩陣感測器測定局部腐蝕速率的最小影響
８.９耦合多電極矩陣感測器測定腐蝕速率的確認
８.９.１與工業冷卻水系統中碳鋼試片資料的比較
８.９.２與海水系統中碳鋼、鋁、不銹鋼試片資料的比較
８.９.３與鋁合金多電極貫穿探頭資料的比較
８.１０即時腐蝕監測耦合多電極矩陣感測器的應用
８.１１多電極系統的局限性
８.１２總結
８.１３參考文獻

第二篇 腐蝕監測的其他物理化學方法
9重量分析技術
９.１引言
９.２熱重分析（TGA）技術
９.３石英晶體微量天平（QCM）技術
９.３.１QCM原理
９.３.２石英晶體微量天平實驗及設備
９.３.３耗散技術
９.３.４電化學石英晶體微量天平
９.４重量分析技術總結
９.５參考文獻
１０放射性示蹤法
１０.１原理及歷史
１０.２前提
１０.３標號法
１０.３.１整體活化或熱中子活化
１０.３.２薄層活化或表面層活化
１０.４潛在同位素
１０.５腐蝕單位的轉化及校準
１０.６應用及局限性
１０.６.１應用示例
１０.６.２局限性
１０.７補充資料
１０.８參考文獻

11電阻技術
１１.１引言及背景
１１.２感測探針設計
１１.３應用實例
１１.３.１化工及石油和天然氣工業
１１.３.２混凝土結構
１１.３.３大氣
１１.３.４土壤腐蝕
１１.４感測探針的電子器件和儀錶
１１.５電阻法的演化
１１.５.１電感法
１１.５.２場信號法
１１.６優點和局限性
１１.７結束語
１１.８參考文獻

12腐蝕監測無損評價技術
１２.１引言
１２.２腐蝕監測無損評價技術
１２.２.１超聲波監測技術
１２.２.２渦流
１２.２.３聲發射及設備
１２.２.４導波及設備
１２.２.５紅外熱成像
１２.３發展趨勢
１２.４參考文獻

13氫滲透測量技術在石油化工裝置上的應用
１３.１引言
１３.２導致氫滲透的原因及測量
１３.３用氫通量測量儀器測量氫活性
１３.４應用實例
１３.４.１用氫通量技術評估氫損傷
１３.４.２除氫處理
１３.４.３用氫通量展示酸性氣體腐蝕和相關介質腐蝕
１３.３.４用氫通量顯示HF酸腐蝕
１３.４.５環烷酸腐蝕和硫酸根腐蝕
１３.５參考文獻

14旋轉籠及噴射衝擊技術
１４.１引言
１４.２旋轉籠
１４.２.１歷史
１４.２.２旋轉籠設備
１４.２.３旋轉籠的流動特性
１４.２.４均勻腐蝕與局部腐蝕的類比
１４.２.５旋轉籠的典型應用
１４.３噴射衝擊
１４.３.１歷史
１４.３.2噴射衝擊裝置
１４.３.３噴射衝擊的流體特性
１４.３.４均勻腐蝕與局部腐蝕的類比
１４.３.５噴射衝擊的典型應用
１４.４根據實驗室測試結果預測工業應用
１４.４.１管道剪切應力
１４.４.２管道與旋轉籠的相互關係
１４.４.３管道與噴射衝擊的相互關係
１４.５發展趨勢
１４.６補充資料
１４.７參考文獻

第三篇 特殊環境下的腐蝕監測及其他
15微生物環境下的腐蝕監測
１５.１引言
１５.１.１生物膜
１５.１.２MIC監測
１５.1.3離線生物膜監測
１５.１.４線上污垢監測
１５.２MIC的腐蝕監測
１５.２.１離線方法
１５.２.２線上技術
１５.３電化學感測器對MIC的風險評價
１５.３.１BIoGEORGE系統
１５.３.２BIOX系統
１５.４線上監測整體系統
１５.５案例介紹
１５.５.１不銹鋼縫隙腐蝕的抑制
１５.５.２電廠冷卻水處理的優化
１５.５.３礦泉水廠生物膜的檢測
１５.５.４廢水消毒處理的測試
１５.５.５電廠銅合金冷凝管鈍化的監測
１５.５.６鋼廠冷卻水處理的監測
１５.５.７冷卻塔水處理的評價
１５.６總結
１５.７參考文獻

16混凝土的腐蝕監測
１６.１引言
１６.２混凝土中腐蝕惡化機制
１６.２.１一般惡化模型
１６.２.２初始階段
１６.２.３惡化階段
１６.２.４結構服役壽命管理
１６.３混凝土中腐蝕評估及腐蝕風險
１６.３.１碳酸化
１６.３.２氯化物含量
１６.３.３水含量及混凝土電阻率
１６.３.４電位值
１６.３.５腐蝕速率
１６.４腐蝕監測感測器
１６.４.１用於耐久性評估的測量分類
１６.４.２氯化物含量測量感測器
１６.４.３水泥電阻測量感測器
１６.４.４電勢測量感測器
１６.４.５去鈍化和腐蝕速率測量感測器
１６.５資料評價
１６.５.１資料獲取速度
１６.５.２耐久性評估中的資料監測
１６.６應用
１６.６.１應用領域
１６.６.２基本條件及限制
１６.６.３應用實例
１６.７結論
１６.８參考文獻

17土壤的腐蝕監測
１７.１引言
１７.２土壤腐蝕探頭類型
１７.３電阻探頭
１７.３.１電阻探頭的類型
１７.３.２典型應用
１７.３.３電阻探頭安裝位置的選擇
１７.４監測及資料解釋
１７.５效果標準
１７.６參考文獻
１７.７參考書目

18塗層下腐蝕監測
１８.１引言
１８.２塗層下腐蝕監測方法
１８.２.１電化學阻抗譜
１８.２.２電化學雜訊
１８.２.３其他技術
１８.３小結
１８.４參考文獻

19陰極保護監測
１９.１引言
１９.２陰極保護監測
１９.３陰極保護監測技術
１９.４陰極保護監測工藝
１９.５腐蝕防護效果
１９.６監測結果及維護時機
１９.７結構物價值的增加
１９.８較低的更新及維修成本
１９.９陰極保護監測是美國政府的最低要求
１９.１０監測頻率增強腐蝕防護效果
１９.１1NACE 推薦
１９.１2關於危險環境的陰極保護監測
１９.１３現場資料有利於陰極保護監測
１９.１４資料管理
１９.１５總結
１９.１６參考文獻

20遠端監測和電腦應用
２０.１引言
２０.１.１為何進行遠端監測
２０.１.２本章內容
２０.１.３遠端監測基礎
２０.１.４遠端監測系統的關鍵因素
２０.２資料處理
２０.２.１資料的性質與臨界狀態
２０.２.２資料傳輸量和頻率
２０.３通信網路
２０.３.１私人網路
２０.３.２固定網與局域網
２０.３.３固定與移動網站
２０.３.４過時的廣域網路
２０.３.５固定網站的廣域網路選擇
２０.４具體要求
２０.４.１電源要求
２０.４.２環境要求
２０.４.３輸入要求
２０.４.４遠程控制；輸出要求
２０.５NOC和支援系統
２０.５.１網路運行中心基礎
２０.５.２資料安全與冗餘
２０.５.３資料的輸出、分析與歸類
２０.５.４報警通知
２０.５.５支援系統
２０.６補充資料
２０.７參考文獻

21腐蝕預測模型
２１.１引言
２１.２經驗模型舉例
２１.２.１自然環境下的均勻腐蝕模型
２１.２.２工業加工環境下的均勻腐蝕模型
２１.２.３流體加速腐蝕的經驗模型
２１.２.４局部腐蝕的經驗模型
２１.２.５統計方法預測局部腐蝕
２１.２.６人工神經網路模型
２１.２.７專家系統
２１.３機制模型(基於物理的)
２１.３.１熱力學模型
２１.３.２均勻腐蝕模型
２１.３.３局部腐蝕模型
２１.４發展趨勢
２１.５參考文獻
２１.５.１一般閱讀和更多資料的來源
２１.５.２詳細參考文獻

第四篇 應用及研究
22發動機排放系統的腐蝕監測
２２.１引言
２２.２往復式發動機燃燒及排放
２２.２.１燃燒過程及影響因素
２２.２.２操作變數對於燃燒產物形成的影響
２２.２.３催化劑的影響
２２.３腐蝕源的形成
２２.３.１硫酸的形成
２２.３.２硝酸的形成
２２.３.３羧酸
２２.４監測技術
２２.４.１經典重量法
２２.４.２利用電阻探頭原位測量腐蝕性
２２.４.３濕化學分析技術
２２.５當前問題及未來需要
２２.６參考文獻

23微流電池技術對冷卻水系統的腐蝕監測
２３.１引言
２３.２腐蝕防護項目選擇及優化
２３.３化學處理設備的專案優化
２３.４通過初步冷卻塔測試進行項目優化
２３.５精煉廠碳氫化合物洩漏探測及控制
２３.６精煉廠洩漏探測及優化
２３.７含鹽水冷卻水系統中黃銅腐蝕防護
２３.８參考文獻

24造紙工業的腐蝕監測
２４.１引言
２４.２實驗過程
２４.２.１造紙機腐蝕
２４.２.２多次蒸發器系統
２４.３結果和分析
２４.３.１造紙機腐蝕
２４.３.２蒸發器腐蝕
２４.４結論
２４.４.１造紙機腐蝕
２４.４.２蒸發器腐蝕
２４.５致謝
２４.６參考文獻

25利用新型監測技術進行化工設備的腐蝕控制
２５.１引言
２５.２調查
２５.２.１三電極電化學雜訊測定原理
２５.２.２三電極電化學雜訊測定的驗證
２５.３監測及腐蝕防護
２５.３.１以化工廠所受腐蝕破壞為例的概要說明
２５.３.２測量準備
２５.３.３安裝測量設備
２５.３.４監測及結果
２５.４結論
２５.５參考文獻

26耦合多電極陣列感測器（CMAS）在陰極保護條件下的腐蝕監測
２６.１引言
２６.２採用CMAS探頭對陰極保護系統的腐蝕速率進行測定
２６.３碳鋼在類比海水中局部腐蝕速率的測定
２６.３.１臨界保護電位的測定
２６.３.２陰極保護條件下的腐蝕速率測定
２６.３.３小結
２６.４碳鋼在混凝土中局部腐蝕速率的測定
２６.４.１在新預拌混凝土中碳鋼的局部腐蝕
２６.４.２陰極保護時的局部腐蝕速率
２６.４.３小結
２６.５陰極保護條件下碳鋼在土壤中局部腐蝕速率的測定
２６.５.１浸透類比海水的土壤中的腐蝕速率
２６.５.２陰極保護條件下的腐蝕速率
２６.５.３小結
２６.６陰極保護條件下碳鋼在飲用水中局部腐蝕速率的測定
２６.６.１最大局部腐蝕速率
２６.６.２均勻腐蝕速率
２６.６.３探頭電位
２６.６.４測試後探頭的表觀檢查
２６.６.５小結
２６.７參考文獻

27採用絲束電極研究暫時性保護油膜下金屬的腐蝕
２７.１引言
２７.２有機塗層的導電機制
２７.２.１鹽溶液中TPOC的離子電子導電性能
２７.２.２鹽溶液中TPOC降解時的半導體轉變
２７.３絲束電極及其工作原理
２７.４絲束電極的應用
２７.４.１暫時性保護油膜失效前的電位變化
２７.４.２暫時性保護油膜膜下金屬腐蝕的研究
２７.４.３暫時性保護油膜耐汙性能的研究
２７.４.４潤滑劑及其對TPOC腐蝕行為影響研究
２７.５參考文獻

28場指紋檢測儀（FSM.IT）腐蝕監測
２８.１引言
２８.１.１場指紋檢測儀（FSM.IT）
２８.１.２潮濕酸性氣體管道腐蝕監測的典型挑戰
２８.２實例研究
２８.２.１6in含硫氣體管道實例研究
２８.２.２4in含硫氣體管道實例研究
２８.２.３30in工業用水管道實例研究
２８.２.４6in含硫氣體管道實例研究
２８.２.５48in輸油管道實例研究
２８.２.６8in含硫氣體生產管道實例研究
２８.２.７摘要
２８.３致謝
２８.４參考文獻

《腐蝕監測技術》中文版即將出版，在此我向所有對此書做出貢獻的朋友表示感謝。從這本書的英文版的面世到中文版的出版，有很多有趣的事情值得回味。

1999年，我從加拿大核能研究中心(Center for Nuclear Energy Research)來到美國西南研究院(Southwest Research Institute，SwRI)工作，擔任腐蝕監測部的高級研發工程師。在這裡，我學到了更多的關於腐蝕監測方面的知識。2005年4月，英國Woodhead出版公司的責任編輯Rob Sitton先生找到我，說他想出版一本關於腐蝕監測方面的書。同時他和劍橋大學的Harry Bhadeshia討論了新書的名字，認為“Techniques for corrosion monitoring”(腐蝕監測技術)是個好名字。我在腐蝕監測領域工作了多年，對腐蝕監測有所瞭解，所以他邀請我來做這本書的主編。我很高興地接受了邀請。寫一本關於腐蝕監測的書是我多年來的心願，只是苦於一直沒有騰出時間來做。

腐蝕監測囊括了一系列專業體系，其中有些概念，例如超聲波監測和遙感監測超出了我的專業範疇。因此，和一些相關領域的專家協同工作，對於寫一本讓人容易理解的腐蝕監測方面的參考書是一個非常好的方法。在美國西南研究院的支持下，2005年6月簽訂了協議後，我馬上開始聯繫國際權威人士，一起起草目錄，並且針對每一章節尋找潛在的作者。在這些作者和出版人的支援下，書的內容在2005年秋最終確定。2006年末，我們收到並審閱了來自各章節作者的初稿。2007年5月，所有稿件的整理都已經完成，並於2008年2月出版。

自圖書出版後，來自權威人士的鼓勵和各方面的祝賀不計其數，其中有我的新老同事、工程師。許多新加入腐蝕監測領域的技術人員和在校學生對此書表示了極大的興趣。2009年2月，這本書被選入2008年度“最古怪書名獎”——Diagram獎的候選書目。很多媒體，如《紐約時報》，報導了入選的書目。借此我得到了關於這本書更廣泛的回饋和評價。世界範圍的選眾們認為這本書的名字——Techniques for corrosion monitoring(腐蝕監測技術)很生僻。這說明腐蝕監測領域的知識還不為大眾所瞭解，因此專業人士進一步加強腐蝕領域的知識的傳播是十分重要的和必要的。這本書的中文版出版的目的之一就是希望讓大家瞭解，這並不是本小眾化圖書，而是一本關於對在很多國家造成2%～5％GDP損失的腐蝕進行控制的實用性技術圖書。

我首先要感謝我的老師，特別是我本科時的母校——東北大學的魏緒鈞教授，還有我研究生時的母校——長沙礦冶研究院的導師周忠華博士和姚吉升教授，他們在電化學方面對我的培訓指導，為我在腐蝕監測領域工作打下了深厚的基礎。
同時，要感謝我在加拿大讀博士的導師David Morris博士，他激發了我在腐蝕監測方面的興趣，還要感謝西南研究院對我在準備和複審書稿時給予的支持。

最後，我要誠摯地感謝Rob Sitton先生及其在Woodhead出版公司的編輯們和來自世界各地的作者們對這本書做出的貢獻，他們使這本書的問世成為可能。感謝翻譯團隊，特別是路民旭先生和辛慶生先生，以及化學工業出版社為這本書的出版而付出辛勤工作的編輯們。

楊列太(Lietai Yang)譯者的話

腐蝕監測技術是工業腐蝕控制中的重要手段之一，屬於涉及多個學科和技術門類的交叉領域。國際上腐蝕監測技術和方法種類繁多、各具特點，國內腐蝕相關的科研工作者和工程技術人員尚缺乏一部涵蓋國際腐蝕監測前沿技術的著作。《腐蝕監測技術》正是這樣一部系統介紹各類腐蝕監測方法和技術原理與應用的高水準作品。

《腐蝕監測技術》英文原著主編為曾長期在美國西南研究院(Southwest Research Institute)任職的腐蝕監測專家楊列太博士(Dr．Lietai Yang)，他組織來自9個國家30位腐蝕監測專家共同撰稿。該書於2008年由Woodhead Publishing公司出版，全面系統地闡述腐蝕監測理論、各種監測技術及其最新進展，涉及20多個工業領域，案例分析超過100個。全書分為四個部分。第一部分為電化學腐蝕監測技術，包括電化學極化技術、電化學雜訊法、流電傳感技術、微流電池技術、腐蝕熱力學及電位法、多電極系統，等等；第二部分為其他物理或化學的腐蝕監測方法，包括重量分析法、放射性同位素示蹤法、電阻法、氫通量法、旋轉籠及噴射衝擊技術，等等；第三部分為特殊環境下的腐蝕監測技術，包括微生物環境、混凝土、土壤、塗層、陰極保護以及腐蝕預測模型，等等；第四部分為應用及案例分析，討論腐蝕監測技術在各類環境中的應用，包括發動機排放系統、冷卻水系統、造紙工業、管道和化工設備、陰極保護和保護油膜，等等。

楊列太博士極為關注國內腐蝕監測技術的發展和人才培養，自2006年多次回國進行學術交流。2009年我們有幸在美國獲得楊博士親自贈送的原著，回國後與國內腐蝕領域的許多專家交流，認為應該將原著翻譯成漢語，以滿足國內對腐蝕監測技術不斷增長的知識需求。這讓我們下決心組織好本書的翻譯，並促成在國內正式出版。

要感謝宋詩哲、韓恩厚、李勁、鐘慶東等國內著名腐蝕專家參與翻譯，使本書的翻譯品質得以保證，更好地讓廣大國內讀者全面瞭解國際腐蝕監測諸多前沿技術和應用。感謝化學工業出版社潘正安總編輯的支持；感謝出版社的編輯人員，他們為本書的翻譯出版做了大量細緻的工作。

由於水準和時間所限，書中難免會有疏漏之處，歡迎各位讀者提出寶貴意見和建議。

路民旭辛慶生翻譯人員名錄