電化學(xué)氫滲透傳感器的性能研究.pdf

1、環(huán)境中的氫在金屬加工或使用過程中會以多種途徑進(jìn)入金屬材料中，從而引起氫損傷。對于長期在高溫高壓下運(yùn)行的加氫反應(yīng)器很容易產(chǎn)生氫腐蝕，由于有硫化氫的存在，腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子很容易就能被吸入到金屬內(nèi)部并導(dǎo)致氫損傷。既然氫在金屬災(zāi)難性故障中的重要作用已被廣泛認(rèn)可，所以迫切需要研究出一種在線實(shí)用的氫傳感器。
　　 本文主要研究了電化學(xué)傳感器中電流型和電勢型兩類氫傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。我們在常溫下采用電化學(xué)技術(shù)測量了α-鐵的滲氫實(shí)驗(yàn)，

2、通過控制不同的充氫電流密度來控制陰極充氫室不同的氫原子濃度，用相同充氫電流密度下測得滲氫曲線的穩(wěn)態(tài)值來評估電流型與電勢型氫傳感器的性能。通過實(shí)驗(yàn)比較兩者性能指標(biāo)，詳細(xì)分析二種方式監(jiān)測的可行性、準(zhǔn)確性，為實(shí)際工程應(yīng)用找到最適合的傳感器提供依據(jù)和參考。得到了如下研究結(jié)果:
　　 1.在1.00 A·dm-2的電流密度下電鍍5 min時可以得到良好的鍍鎳層，鎳鍍層的最適宜氧化電勢為0.35±0.05 VNi。在氫滲透試驗(yàn)中，隨著滲氫溫

3、度的提高，穩(wěn)態(tài)電流密度也逐漸增大，電流型氫傳感器的響應(yīng)時間也越來越短;試樣中氫陷阱數(shù)量越多，氫的穿透時間越長，氫的擴(kuò)散系數(shù)也會降低，也會使電流型氫滲透傳感器的響應(yīng)速率變慢。
　　 2.探討了電流型和電勢型兩類傳感器的工作原理，分別由電流型氫滲透傳感器檢測的滲氫電流密度和由電勢型氫滲透傳感器檢測到的電勢信號，再利用公式c0=i∞L/FD1和公式c0=2.86×10-3 exp[(E∞-E(θ))F/RT]mol·cm-3計(jì)算得出的

4、c0在同一個數(shù)量級上，相對偏差范圍為3.0-13％。
　　 3.詳細(xì)比較兩類氫滲透傳感器的性能，在響應(yīng)時間方面，相同充氫電流密度時,電流型氫滲透傳感器響應(yīng)相對快些;在重現(xiàn)性方面，經(jīng)過反復(fù)多次充氫、釋氫后，兩種類型氫滲透傳感器都具有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性;電流型氫滲傳感器檢測的滲氫電流密度具有穩(wěn)定性、高準(zhǔn)確性，因此它可長時間用于監(jiān)測設(shè)備。
　　 4.初步研究采用溶膠-凝膠法，以低于固相合成法150～250℃的溫度進(jìn)行燒結(jié)，制