01 摘要

本实验采用微焦点X射线CT系统对甲酸蒸汽环境下的铜管腐蚀过程使用无损手段进行了三维可视化分析，为金属材料腐蚀机理研究提供了有效的检测手段。

02 研究背景与意义

铜管因其优异的加工性能和耐腐蚀性，广泛应用于空调制冷系统及供水管道等关键领域。然而在实际使用过程中，铜管仍会受到各种环境因素的腐蚀影响。传统检测方法往往需要破坏样品或仅能提供表面信息，而微焦点X射线CT技术可实现样品内部结构的三维无损检测，为腐蚀研究提供了全新的技术手段。

图1 微焦点X射线CT系统 inspeXio 7000

03 研究方法

1、样品制备

实验采用外径8.0mm、壁厚0.8mm、长度30mm的标准铜管样品。为加速腐蚀过程，使用浓度为10g/L的甲酸水溶液作为腐蚀介质。样品置于密闭容器中，通过甲酸蒸汽进行腐蚀处理（图3）。

腐蚀开始前                 腐蚀后2个月的样子               腐蚀后5个月的样子

图2 铜管外观图

图3 铜管腐蚀的示意图

2、检测方法

采用微焦点X射线CT系统在三个关键时间节点进行扫描检测：

• 腐蚀开始前（基线数据）

• 腐蚀开始2个月后

• 腐蚀开始5个月后

04 检测结果与分析

1、初始状态表征

图4 展示了腐蚀开始前铜管的CT 扫描结果，包括纵断面图像和三维重建图像。图像显示样品初始状态完整，无明显缺陷。

图4 腐蚀开始前铜管的CT图像（左：纵断面；右：三维图像）

2、腐蚀进程监测

图5展示了不同腐蚀阶段的横断面和纵断面CT图像对比。结果显示：

•腐蚀2个月后：外表面开始出现轻微凹陷

•腐蚀5个月后：凹陷程度明显加深，腐蚀区域扩大

图5展示了不同腐蚀阶段的横断面和纵断面CT图像对比

3、三维形貌分析

通过三维数据比对（图6）和偏差面积统计（图7），定量分析了腐蚀程度：

•腐蚀2个月：变化区域较小（绿色为主）

•腐蚀5个月：凹陷深度增加（紫色区域显著扩大）

图6 铜管腐蚀后三维图像解析

（a）腐蚀2 个月的图像 （b）腐蚀5 个月的图像

图7 铜管腐蚀后的形状分析 面积柱状图

（a）腐蚀2个月的图形 （b）腐蚀5个月的图形

05 技术优势总结

• 无损检测：完整保留样品，实现长期跟踪观察

• 三维可视化：直观展示内外腐蚀形貌

• 定量分析：通过偏差映射实现腐蚀程度量化评估

• 高分辨率：微米级特征识别能力

06 应用前景

本研究证实微焦点X射线CT技术在金属腐蚀研究领域具有重要价值，可广泛应用于：

• 材料腐蚀机理研究

• 管材质量评估       

• 防腐工艺开发       

• 产品寿命预测       

该技术为金属材料的研发和质量控制提供了强有力的分析工具，具有广阔的工业应用前景。

注：本实验中使用仪器是老款型号，文中图片是在售型号，仅作示意。

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