自然电位法实时监测金属阳极氧化腐蚀实验研究

作     者：谢静 崔益安 黄清华 XIE Jing;CUI YiAn;HUANG QingHua

作者机构：北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2025年第68卷第1期

页      面：244-259页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金(42174170) 中国博士后科学基金(2024M750105)资助 

主　　题：自然电位 金属阳极氧化腐蚀 室内监测实验 参数化反演 

摘      要：金属腐蚀是一种涉及氧化还原反应的自然过程,探测金属腐蚀情况有助于识别金属制品的潜在缺陷或间接圈定地下金属目标体.自然电位法是一种无损物探技术,基于自然电位信号与电化学梯度之间的直接联系,通过定性或定量解释自然电位数据可表征金属腐蚀相关特征.本研究基于多通道自然电位观测系统搭建室内沙箱实验平台,通过将铁-铜球体模型放置于自来水中以复现球形金属体的自然极化过程,并实时监测金属阳极氧化腐蚀产生的自然电位信号.实验结果表明自然电位的负、正偶极性分布特征与地电池模型的阴、阳极相对应,揭示了电化学半电池反应理论,并提供了地电池模型的可视化实验室证据.采用贝叶斯框架下的自适应马尔科夫链蒙特卡洛算法开展参数化反演以定量解释实验测量数据,获得了球体模型的几何参数和极化强度,突显出自然电位法在检测金属腐蚀的存在性和严重程度以及确定埋藏金属体的空间分布等应用中极具潜力.本研究为非侵入性探测地下金属管道、未爆弹、岩土工程中的金属结构、陆地金属矿产以及海底热液多金属硫化物矿床等埋藏金属性目标体提供了有价值的见解.