Электрохимический шум в коррозии: природа, методы и применение.

Введение

Электрохимический шум (ЭХШ) – это общий термин для обозначения флуктуаций тока и потенциала. Применительно к коррозии, он является результатом стохастических импульсов тока, генерируемых внезапным разрушением плёнки, развитием трещин и дискретными событиями, включающими растворение металла и выделение водорода с образованием и отрывом газовых пузырей. Метод измерения электрохимического шума не использует внешний сигнал для сбора экспериментальных данных. Метод ECN измеряет возмущения сигнала, представляющие собой низкоуровневые колебания потенциала коррозии между двумя номинально идентичными электродами, которые могут быть использованы для определения механизма, типа и скорости коррозии. Флуктуации обычно имеют низкую амплитуду, менее 1 мВ, и низкочастотную среднеквадратичную (RMS) величину, отфильтрованную полосным фильтром (с исключением составляющих постоянного и высокочастотного переменного тока). Шум соответствует низкочастотному шуму (дифференциалу импеданса) , но имеет значительно меньшую амплитуду при генеральной коррозии. Основным источником шума можно считать макроскопические случайные стохастические явления, такие как частичная адсорбция/десорбция фарадиального тока, покрытие поверхности, коррозионное растрескивание и процессы механической эрозии. Характерной особенностью этого спектра 1/f Пуассона является его отличие от "белого" гауссовского шума, где точность возрастает пропорционально квадратному корню из времени измерения. Метод учитывает реакции, протекающие на границе раздела металл-раствор, и предполагает наличие двух токов, протекающих по каждому электроду в результате анодной и катодной реакций. Ранее рассматривавшийся как источник погрешностей и ошибок, снижающих достоверность электрохимических измерений, он теперь признан ценным источником информации. Метод широко применяется в области коррозионной инженерии как эффективный метод мониторинга коррозии. Феномен ECN относится к общей категории случайных низкочастотных стохастических процессов, описываемых либо уравнениями функции плотности вероятности, либо статистическими характеристиками. Эти случайные процессы могут быть стационарными или нестационарными. Первые моменты стационарного процесса не изменяются во времени.

Electrochemical noise (ECN) is the generic term given to fluctuations of current and potential. When associated with corrosion, it is the result of stochastic pulses of current generated by sudden film rupture, crack propagation, and discrete events involving metal dissolution and hydrogen discharge with gas bubble formation and detachment. The technique of measuring electrochemical noise uses no external signal for the collection of experimental data. The ECN technique measures the signal perturbations, which are low level fluctuations of the corrosion potential between two nominally identical electrodes, which can be used in the mechanistic determination of corrosion type and speed. The fluctuations are usually of low amplitude, less than 1 mV, and of low frequency bandpass filtered RMS value (DC and high frequency AC components removed). The noise corresponds with the low level frequency noise (differential of the ZRA) signal but has a much lower amplitude when general corrosion is involved. The major source of noise can be attributed to macroscopic random stochastic phenomena. They include partial faradaic current adsorption/desorption, surface coverage, corrosion cracking, and mechanical erosion processes. A common feature of this 1/f Poisson spectra is that it differs from the "white" Gaussian noise, in which accuracy increases as the square root of the measurement time. The technique considers the reactions occurring at the metal–solution interface and suggests two currents flowing on each electrode as a result of the anodic and cathodic reactions. Once regarded as a source of bias and error that compromised electrochemical measurements, it is now regarded as a rich source of information. The technique is widely used in the Corrosion engineering world as a useful Corrosion Monitoring technique. The ECN phenomenon belongs to the general category of random low frequency stochastic processes described by either probability density function equations or in statistical terms. These random processes are either stationary or non stationary. The first moments of a stationary process are invariant with time.