У 3% NaCl при 80 градусах титан демонструє характерний електрохімічний шум перед піттингом. Метастабільні ямки створюють короткі стрибки струму з низькою-амплітудою 0,1–1 мкА тривалістю 0,1–1 секунду. Стабільні піти створюють більші, довші сплески 5–50 мкА тривалістю понад 1 секунду та характерним наростаючим фронтом. Моніторинг переходу від метастабільного до стабільного піт-шуму забезпечує раннє попередження про пітінг, що дозволяє втручатися до перфорації. Модель шуму змінюється від випадкових ізольованих спалахів до періодичних спалахів високої-амплітуди, коли ями стають стабільними.

Механізм генерації електрохімічного шуму від піттингу

Коли виникає метастабільна яма, вона ненадовго зростає, а потім знову пасивується, створюючи короткий перехідний процес. Коли ямка стає стабільною, вона продовжує рости, створюючи більш тривалий перехідний процес. Перехід відбувається, коли глибина ямки перевищує критичне значення (зазвичай 1–5 мкм), коли репасивація стає неможливою. Шум струму вимірюється за допомогою амперметра з нульовим-опором між робочим електродом (нагрівачем) і протиелектродом. Коливання аналізуються в часовій області.

Кількісні шумові характеристики як функція стадії піттингу

Controlled testing in 3% NaCl at 80°C on Grade 2 titanium has established the following noise characteristics. For metastable pits, the current spike amplitude is 0.1–1 µA, the spike duration is 0.1–1 second, the frequency is 10–100 spikes per hour, and the warning time before perforation is >500 годин. Для перехідних ямок амплітуда становить 1–5 мкА, тривалість 0,5–3 секунди, частота 50–200 спалахів на годину, час попередження 100–500 годин. Для ранніх стабільних пітів амплітуда становить 5–20 мкА, тривалість – 1–10 секунд, частота – 20–100 спалахів на годину, а час попередження – 50–200 годин. Для пізніх стабільних пітів амплітуда становить 20–100 мкА, тривалість – 10–100 секунд, частота – 5–50 спалахів на годину, а час попередження – менше 50 годин.

Шумове розпізнавання для раннього попередження

Змінюється також форма хвилі струму. Метастабільні ямки створюють гострі, симетричні шипи. Перехідні ями створюють асиметричні спайки з повільним підйомом і швидким спадом. Стійкі ямки утворюють шипи з повільним підйомом і повільним затуханням, часто з вторинними коливаннями. Кумулятивний заряд (інтеграл струму з часом) лінійно збільшується для стабільних пітів, але залишається постійним для метастабільних пітів.

Керівництво з моніторингу електрохімічного шуму для виявлення пітингу

У наведеній нижче таблиці наведено вказівки щодо інтерпретації електрохімічних шумів титанових нагрівачів класу 2 у 3% NaCl при 80 градусах.

Інженерія за межами моніторингу шуму

Сорт титану впливає на шумові характеристики. Клас 7 (стабілізований паладієм) має нижчу амплітуду шуму для тієї самої стадії ямки через швидшу репасивацію. Товщина стінки не впливає на шум, але визначає час від виявлення до перфорації. Концентрація хлоридів впливає на частоту шуму; високий вміст хлориду збільшує частоту спалахів. Температура впливає на амплітуду шуму; вища температура збільшує амплітуду. Електрод порівняння (Ag/AgCl) потрібен для вимірювання потенційного шуму на додаток до поточного шуму.

Складання обґрунтованої специфікації

Для критичних титанових нагрівачів у 3% NaCl при 80 градусах установіть систему моніторингу електрохімічного шуму з амперметром із нульовим -опором і платиновим протиелектродом. Встановіть сигнал тривоги при амплітуді перехідного стрибка 2 мкА та блокування відключення при стабільній амплітуді стрибка 10 мкА. Постійно записуйте спектр шуму та змінюйте тенденцію накопиченого заряду. Коли буде виявлено перехід до стабільного пітингу, заплануйте заміну нагрівача протягом 30 днів. Аналізуючи структуру електрохімічного шуму, інженер виявляє перехід від метастабільного піттингу до стабільного та втручається перед перфорацією.