способ определения скорости коррозии

Формула изобретения

Способ определения скорости коррозии, включающий сравнение индуктивности рабочей электромагнитной катушки и индуктивности эталонной электромагнитной катушки, состоит из намагничивающего устройства и ферромагнитного материала, которые подключают к двум различным плечам электрического моста, подают на намагничивающее устройство от генератора частоту W₁, достаточную для промагничивания толщины ферромагнитного материала, уравновешивают мост, записывают показания электрического напряжения, подают на намагничивающее устройство частоту W₂(W₂>>W₁), мост уравновешивают, записывают показания электрического напряжения на этой частоте, затем, изменяя толщину стенки ферромагнитного материала, строят зависимость величины электрического напряжения (разбаланса моста) на частоте W₁ и W₂ от изменения толщины стенки ферромагнитного материала (U₀(d)) вначале без приложения механического напряжения, а затем в нагруженном состоянии, после чего ферромагнитный материал помещают в коррозионную среду, замеряют в любой момент времени электрическое напряжение на частотах W₁ и W₂ (U_W1 и U_W2 соответственно), вычисляют U₀= U_W1kU_W2 и по определенной зависимости U₀(d) находят уменьшение толщины стенки испытываемого ферромагнитного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения скорости коррозии или коррозионных свойств среды. Другими словами - коррозионного воздействия среды на ферромагнитные материалы, находящиеся в механически нагруженном неконтролируемом состоянии.

Известен способ определения скорости коррозии с помощью использования токов высокой частоты [А.С. 796742, кл. G 01 N 17/00, 1981].

Недостатком способа является низкая точность измерения, обусловленная неконтролируемым влиянием механических напряжений, существующих в корродирующем металле, на величину выходного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, в котором содержится источник сигнала высокой частоты, мостовая схема с эталонным и измерительным датчиками и ключевым элементом в диагонали моста, предназначенным для попеременного включения эталонного и измерительного датчика в схему [А. С. 1770839, кл. G 01 N 17/02, опубл. 23.10.92. Бюл. 39].

Недостатком прототипа изобретения является низкая точность измерения, связанная с неконтролируемым влиянием изменения упругих напряжений, действующих в металлоконструкции (трубопроводе, опорах и т.п.) или в испытываемом нагруженном образце, изменяющем свое сечение вследствие коррозии, на выходной сигнал.

Задача изобретения - повышение точности измерения.

Технический результат - исключение влияния неконтролируемых механических напряжений на выходной сигнал.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в способе определения скорости коррозии, включающем сравнение индуктивности рабочей электромагнитной катушки и индуктивности эталонной электромагнитной катушки, намагничивающее устройство и ферромагнитный материал подключают к двум различным плечам электрического моста и подают на намагничивающее устройство частоту W₁, позволяющую промагничивать всю толщу ферромагнитного материала, мост уравновешивают записывают показания электрического напряжения. Далее подают на намагничивающее устройство частоту W₂(W₂>W₁), мост уравновешивают и записывают показания на этой частоте. Затем изменяют толщину стенки ферромагнитного материала, строят зависимость величины электрического напряжения (разбаланса моста) на частотах W₁ и W₂ от изменения толщины стенки металла (U₀(d)), сначала без приложения механического напряжения, а затем в нагруженном состоянии. Далее ферромагнитный материал помещают в коррозионную среду, замеряют электрическое напряжение на частотах W₁ и W₂, вычисляют уменьшение толщины стенки испытываемого ферромагнитного материала по определенной зависимости U₀(d).

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Изобретение позволяет достигнуть результата, удовлетворяющего проблеме определения скорости коррозии и коррозионного воздействия среды на ферромагнитный материал с помощью способа, в котором имеется корродирующий элемент, изготовленный из магнитного материала, электромагнитная катушка с сердечником или без него и блоки измерения.

На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1, а показаны элементы, обеспечивающие реализацию способа, где корродирующий ферромагнитный материал 1 помещается в коррозионную среду 2. С противоположной стороны располагается электромагнитная катушка 3, подключенная к измерительному блоку 4, который представляет собой два моста индуктивности для измерения низкой (фиг.1,б) и высокой (фиг.1,в) частоты.

Способ реализуется следующим образом.

Рабочая катушка включается сначала в низкочастотный мост на частоте W₁. Регулировочным сопротивлением R₁ индикатор моста выводится на нуль. Записываются показания R₁. Изменяя толщину стенки ферромагнитного материала и снимая показания моста (величину R₁ или показания индикатора моста), строят зависимость показаний моста от толщины ненагруженного ферромагнитного материала (фиг.2, кривая 1). Например, на частоте 40 Гц с П-образным магнитом можно работать с толщинами порядка 1 см.

Для определения скорости коррозии нагруженного образца используется вторая частота W₂>W₁, магнитное поле которой проникает лишь на несколько микрон в глубину ферромагнитного материала (образца). Вторая частота подается на другой высокочастотный мост.

Для нагруженного образца процедура определения скорости коррозии включает в себя два этапа: на низкочастотный мост подается частота W₁, регулировочным сопротивлением R₁ индикатор моста выводится на нуль. Записывается значение R₁. На рабочую катушку через высокочастотный мост подается частота W₂, индикатор моста выводится на нуль регулировочной емкостью ₁. Затем значение параметра, измеренного на частоте W₁, корректируется с помощью определенного алгоритма с учетом параметра, измеренного на частоте W₂. Такая поправка вводится с учетом одинакового изменения комплексного сопротивления на разных частотах от величины механических напряжений [Гуманюк М.Н. Магнитоупругие силоизмерители. Киев: Техника, 1981, с. 13-30]. Поправка вводится следующим образом. На фиг.2 (кривая 1) показана зависимость выходного сигнала (в частности, разбаланса моста U₀(d) на частоте W₁) от изменения толщины стенки d ненагруженного ферромагнитного материала. При нагружении ферромагнитного материала, например сжатии, разбаланс моста ₁, измеренный при разной толщине, увеличивается тем больше, чем больше величина нагрузки (кривая 3). Так же производятся измерения изменения разбаланса моста на второй частоте W₂ при приложении механического напряжения.

Прямая 2 (фиг.2) характеризует постоянство разбаланса моста при изменении толщины стенок ферромагнитного материала и его изменение при приложении нагрузки (кривая 4). Для каждого материала определяются величины U₁ и U₂ и зависимость между U₁ и U₂ (фиг.2), которая довольно хорошо описывается прямой U₁ = kU₂. В этом случае U₁ является поправкой, которая вносится в выходной сигнал, снимаемый на первой частоте U₁-U₁ = U₁-kU₂, и тем самым определяется U₀. По градуировочной кривой U₀(d) делается заключение о толщине прокорродировавшего металла. Для растягивающих нагрузок U₁(d) имеет другой знак, чем при сжатии, поэтому U₀ определяется путем сложения:

U₁+U₁ = U₁+kU₂ = U_o.с