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在线腐蚀监检测与大数据评估技术

2020-09-29
随着信息技术的发展,美国于 2011 年提出“材料基因组计划”, 数据共享与计算工具开发的理念与材料腐蚀平台始终坚持数据共享工作,以及不断发展模拟计算研究非常契合。2014 年出版的《材料腐蚀信息学》及其相关工作指出,材料基因组计划的目标是把现有的材料研发周期从 20~30 年缩短到 2~3 年, 这就要求材料腐蚀研究要进行创新突破,利用模拟计算和数据交叉共享发展高效、可靠的腐蚀试验新方法、环境严酷性分级新标准、多尺度腐蚀行为新理论和寿命预测新模型。以钢铁大气腐蚀的监检测和评估为例,简要说明腐蚀试验测试与大数据评估技术的研究进展及其应用。


金属材料在大气中的腐蚀性破坏主要是由潮湿和干燥气候交替所致。其腐蚀过程是由于金属在薄层液膜下发生电化学腐蚀,因此,大气腐蚀过程既满足电化学腐蚀的一般规律, 又具有其自身的特点。当前,大气腐蚀监测( ACM )仪仍是研究大气腐蚀的重要工具,ACM 仪根据薄膜电化学电池的电流讯号反映大气环境腐蚀性强弱。其中,ACM 电池作为监测仪中的重要部分,是以腐蚀电化学原理中电偶腐蚀原理设计的。


笔者研发了一种适用于高通量数据采集的多通道大气环境腐蚀监测设备,见图 5 。这种监测仪可以选取多个典型大气环境对不同空间和时间下钢铁材料腐蚀程度进行在线监测。大气腐蚀监探头通过测量薄液膜下电化学电池的电流讯号反映大气环境腐蚀性强弱, 根据给出的数据初步分析不同区域大气腐蚀的主要环境因子及其腐蚀环境特点。大气腐蚀监探头可根据被监测空间及工况定制规格,特别适用于监测环境腐蚀度变化趋势。


ACM 检测设备


ACM 设备应用系统采用 B/S 架构和 Java 语言,支持跨平台操作,支持 GIS 地图显现,可实时对大环境气候进行显示和存储, 界面动态仪表图形化可显示小气候监测点数据, 该设备还具有监测点历史数据查询和图表化输出、分析功能。


基于互联网大数据的 ACM 监测技术,实现了对腐蚀大数据的智能化监测, 弥补了传统挂片实验设计周期长、数据碎片化、数据积累过程中多种环境因素耦合的不稳定性及数据监测滞后性等不足,实现了对腐蚀环境大数据(温度、湿度、氯离子浓度、 SO2浓度、颗粒物含量等)的实时智能化自动采集,材料信息学高通量计算与分析,以及腐蚀过程实时智能化监测等功能,最终形成具有“腐蚀大数据”特质的钢铁材料服役数据共享平台。通过该平台, 实现了对钢铁材料服役过程中腐蚀数据的在线采集、数据分析、加工挖掘与信息管理,为实现钢铁材料及其构件安全健康诊断提供新方法,进一步发展了岛礁用钢的腐蚀防护技术 。


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