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利用电化学交流阻抗技术对耐候钢桥梁进行的长期大气腐蚀监测

2014年,日本学者在知名期刊《Corrosion Science》中发表了一篇题为《利用电化学交流阻抗技术对耐候钢桥梁进行的长期大气腐蚀监测》的文章。这篇文章选取了日本的两个不同地理位置的桥梁作为监测对象,两桥梁皆为耐候钢材质,而桥A的服役时间比桥B短,但其腐蚀程度明显比桥B严重。其中,桥A全长10米,距离日本海岸线7千米,冬季易受携带大量海盐离子的北风影响;桥B全长500米,距离日本濑户内陆海0.5千米,空气中的盐含量趋于稳定。

 
监测所用的双电极电池的电极分普通耐候钢材质和含Ni耐候钢材质两种,电极形状为梳状。同时也准备了以上两种材质的样片用于测量腐蚀质量损失。监测时,先将桥梁上待测地点上的锈蚀层去除掉,然后将探针和样片固定到桥梁上。桥梁A的监测时间分两个时间段,分别是2008/12/2-2009/12/2和2011/6/5-2013/6/5.桥B的监测时间段为:2008/12/25-2009/12/25.其中,在桥A上一共选取了6个监测点,桥B上选取了两个监测点。每个固定有监测探针的监测点附近,都安放了同种材质的样片,样片每隔半年或一年被拿出除锈后测量质量损失。测量温度是相对湿度的探测器没一个小时记录一次数据,腐蚀检测器自动测量高频点(10KHz)和低频点(10mHz)的电阻值。
 
根据监测所得的质量损失数据,作者绘制出了桥A的4个不同检测点的腐蚀质量损失的柱状图。
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图1 监测点腐蚀质量损失
 
作者在后续的讨论中总结出了监测点A-5和监测点A-4 之间较大的腐蚀程度差为:A-5点为面向海方向,受北风带来的海盐影响,高浓度的海盐沉积量导致了其严重的腐蚀程度,监测点A-4为背向海方向,海盐沉积量低,故腐蚀程度低。在桥B的监测数据上也出现了类似的结果:受雨水冲刷的监测点的腐蚀程度轻于未受雨水冲刷的监测点,这是由于雨水的冲刷作用会减少桥面上盐类的沉积量。
 
作者通过对桥A和桥B上监测点上普通耐候钢电极和含Ni耐候钢电极的腐蚀质量损失数据的比较,得出了含Ni耐候钢的耐腐蚀性要好于普通耐候钢,但效果并不明显。如图2所示:
 
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图2 桥A和桥B上WS和NWS样片质量损失图
 
作者通过将监测所得的10mHz点的电阻值的倒数值Z10mHz-1与环境温度和相对湿度的变化趋势相比较,绘制出了其相互关系曲线,并得出结论:Z10mHz-1与环境温度变化关系不大,与相对湿度关系比较密切。
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图3 Z10mHz-1与温度和相对湿度的关系图