本實(shí)用新型涉及材料腐蝕性能測(cè)試裝置領(lǐng)域,具體涉及一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置。
背景技術(shù):
腐蝕是材料在苛刻服役環(huán)境中發(fā)生的一種緩慢損傷過(guò)程,具有極強(qiáng)的隱蔽性、偶然性、突發(fā)性以及嚴(yán)重的破壞性等特點(diǎn)。電化學(xué)是一種常用的快速評(píng)價(jià)材料耐腐蝕性能的測(cè)試方法,如動(dòng)電位極化、恒電位極化、循環(huán)動(dòng)電位極化、電化學(xué)阻抗測(cè)試等。電化學(xué)技術(shù)主要針對(duì)小試樣的破壞性檢測(cè),目的在于對(duì)材料耐蝕性的事先預(yù)測(cè)或事后評(píng)估,但無(wú)法對(duì)在役大型構(gòu)件腐蝕狀況進(jìn)行在線檢測(cè)。聲發(fā)射技術(shù)是一種高靈敏度的在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。與腐蝕相關(guān)的鈍化膜開裂、氣泡破裂、應(yīng)力腐蝕開裂等是典型的聲發(fā)射源。目前聲發(fā)射技術(shù)已成功應(yīng)用于遠(yuǎn)距離輸油管道泄漏檢測(cè)、儲(chǔ)罐腐蝕程度在線評(píng)估等領(lǐng)域。但腐蝕損傷過(guò)程中聲發(fā)射機(jī)制和聲發(fā)射定量評(píng)估腐蝕程度的應(yīng)用研究仍然處于起步階段?,F(xiàn)有的同時(shí)采用聲發(fā)射技術(shù)和電化學(xué)技術(shù)檢測(cè)材料腐蝕性能的測(cè)試裝置的主要缺點(diǎn)是:(1)傳統(tǒng)的測(cè)試裝置要求的被測(cè)試樣尺寸太大,無(wú)法進(jìn)行微小試樣的測(cè)試。被測(cè)試樣與腐蝕介質(zhì)接觸的同時(shí)還要求有足夠的面積與波導(dǎo)桿或直接與聲發(fā)射傳感器連接,這就要求被測(cè)試樣的尺寸必需設(shè)計(jì)的足夠大。焊接接頭通常是結(jié)構(gòu)件最為薄弱的環(huán)節(jié),如果想要對(duì)焊接接頭的不同區(qū)域(焊縫根部、蓋面、焊縫中心、高溫和低溫?zé)嵊绊懙?進(jìn)行聲發(fā)射和電化學(xué)檢測(cè),基于取樣的限制,現(xiàn)有的測(cè)試裝置是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的;(2)為了便于聲發(fā)射傳感器的安裝,被測(cè)試樣作為工作電極通常需要安裝在電解池的底部,因此現(xiàn)有的測(cè)試裝置限制了對(duì)腐蝕介質(zhì)的加熱和保溫;(3)無(wú)法模擬多種混合氣體環(huán)境下材料腐蝕性能的聲發(fā)射檢測(cè)和電化學(xué)檢測(cè);(4)試樣安裝和拆卸的操作復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種用于電化學(xué)腐蝕測(cè)試的樣品夾具;
本實(shí)用新型的目的還在于提供一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的夾具;
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的還在于提供一種腐蝕電化學(xué)測(cè)試裝置;
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的還在于提供一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置。
用于電化學(xué)腐蝕測(cè)試的樣品夾具,由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒和密封圈組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒和密封圈同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端;一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼。
在上述技術(shù)方案中,一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在進(jìn)行使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊;利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào)。
聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的夾具,由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端,在固定端上設(shè)置與其接觸的聲發(fā)射傳感器;一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿和固定端均為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼。
在上述技術(shù)方案中,一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在上述技術(shù)方案中,在固定端和聲發(fā)射傳感器之間設(shè)置粘合劑層。
在上述技術(shù)方案中,利用磁性?shī)A具將聲發(fā)射傳感器固定在固定端上。
進(jìn)行使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊;利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào);試樣在腐蝕過(guò)程中發(fā)出的聲發(fā)射彈性波通過(guò)階梯螺紋波導(dǎo)桿傳至聲發(fā)射傳感器并將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向外傳輸。
一種腐蝕電化學(xué)測(cè)試裝置,包括電解池、電化學(xué)測(cè)試裝置、加熱裝置和保溫裝置;
所述電解池包括反應(yīng)池、反應(yīng)池蓋、密封墊片、緊固裝置、試樣安裝裝置,所述反應(yīng)池為圓柱形,反應(yīng)池上端邊緣設(shè)置有法蘭,所述反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池頂部墊有密封墊片,反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池通緊固裝置密封;反應(yīng)池蓋上設(shè)置進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔;進(jìn)氣管螺紋孔與進(jìn)氣管連接,排氣管螺紋孔與排氣管連接,輔助電極螺紋孔與所述的輔助電極連接,數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔與數(shù)顯溫度計(jì)連接;魯金毛細(xì)管螺紋孔與魯金毛細(xì)管注液口的外螺紋相連,以使魯金毛細(xì)管的彎曲部位于反應(yīng)池中,其開口處正對(duì)作為工作電極的試樣,魯金毛細(xì)管注液口的內(nèi)螺紋與參比電極外螺紋相連,以使參比電極中參比液能夠流至針對(duì)試樣的開口處;魯金毛細(xì)管的開口處、作為工作電極的試樣以及輔助電極位于同一水平面上;所述的試樣安裝裝置由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒和密封圈同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端;第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈;
所述電化學(xué)測(cè)試裝置包括輔助電極夾頭、參比電極夾頭、工作電極夾頭、電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng);所述輔助電極夾頭、參比電極夾頭和工作電極夾頭分別與電解池上的輔助電極、參比電極以及階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端相連,然后通過(guò)信號(hào)傳輸線與電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連;
所述的加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)池的外側(cè),保溫裝置設(shè)置在加熱裝置的外側(cè),加熱裝置的內(nèi)壁設(shè)置溫度傳感器,用于檢測(cè)反應(yīng)池中電解液的溫度變化。
在上述技術(shù)方案中,所述緊固裝置的數(shù)量為6~8組,緊固裝置由“弓”形緊固裝置夾頭、緊固螺釘和緊固墊片組成,緊固裝置夾頭材料為316奧氏體不銹鋼;緊固裝置夾頭包括第一水平段、豎直段和第二水平段,第二水平段上表面設(shè)置有厚為2~3mm的緊固墊片,緊固裝置墊片的材料為聚四氟乙烯,以防止緊固力太大導(dǎo)致玻璃池破裂。
在上述技術(shù)方案中,所述的反應(yīng)池蓋上設(shè)置有不銹鋼定位環(huán),該不銹鋼定位環(huán)上均勻分布有6~8個(gè)緊固螺釘定位槽,緊固螺釘定位槽的直徑為4~5mm、深為0.5~0.6mm,緊固螺釘定位槽用于定位所述的緊固螺釘,所述不銹鋼定位環(huán)的另一個(gè)作用是承受緊固螺釘施加的緊固力,避免所述緊固螺釘將所述反應(yīng)池蓋損壞。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管螺紋孔數(shù)量為3~4個(gè),排氣管螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管螺紋孔數(shù)量為1個(gè),輔助電極螺紋孔數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè);相應(yīng)地,進(jìn)氣管數(shù)量為3~4個(gè),排氣管數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管數(shù)量為1個(gè),輔助電極數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭數(shù)量為1~2個(gè);進(jìn)氣管、排氣管、魯金毛細(xì)管、輔助電極和數(shù)顯溫度計(jì)探頭分別于與進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔連接后二者之間設(shè)有密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管和排氣管為具有外螺紋的玻璃管;所述進(jìn)氣管一端裝有用于氣泡分散的多孔泡沫,目的是分散輸入氣體并加速其在腐蝕介質(zhì)中的溶解;所述進(jìn)氣管通入高純氮?dú)饣蛘叨趸蓟蛘吡蚧瘹渲械囊环N,高純氮?dú)鈱?duì)腐蝕介質(zhì)除氧,二氧化碳、硫化可以模擬實(shí)際的腐蝕環(huán)境;不使用的進(jìn)氣管螺紋孔設(shè)置密封螺釘進(jìn)行密封,密封螺釘?shù)牟牧蠟榫鬯姆蚁?/p>
在上述技術(shù)方案中,所述的輔助電極為鉑網(wǎng)電極;所述的參比電極安裝在魯金毛細(xì)管內(nèi),所述魯金毛細(xì)管的注液口為具有內(nèi)外雙螺紋的結(jié)構(gòu),所述魯金毛細(xì)管外螺紋與所述玻璃池上的魯金毛細(xì)管螺紋孔連接,所述魯金毛線管內(nèi)螺紋與所述參比電極的外螺紋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)連接,并采用橡膠密封圈密封;所述魯金毛細(xì)管尖端的開口處對(duì)準(zhǔn)試樣測(cè)試面口的中心,并與被測(cè)試樣保持0.5~1mm的距離。
在上述技術(shù)方案中,所述的溫度傳感器數(shù)量為1~8個(gè);所述的加熱裝置采用電阻加熱水浴或油浴方式對(duì)電解池加熱,溫度傳感器通過(guò)閉環(huán)方法自動(dòng)控制加熱速度以及水或油的溫度,將所述反應(yīng)池放入加熱保溫裝置中的水或油中,加熱裝置中的水位或油位低于階梯螺紋波導(dǎo)桿下端2~5cm;在加熱裝置和保溫裝置中,通過(guò)設(shè)置加熱目標(biāo)溫度、加熱速度對(duì)所述加熱裝置中的水或油進(jìn)行加熱,待加熱到目標(biāo)溫度后,加熱裝置停止加熱,并保證加熱裝置中的水或油始終維持在目標(biāo)溫度±0.1℃。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼;一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在一種腐蝕電化學(xué)測(cè)試裝置使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊;利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào);數(shù)顯溫度計(jì)探頭和溫度傳感器探測(cè)電解池內(nèi)腐蝕介質(zhì)的真實(shí)溫度,待達(dá)到測(cè)試要求溫度并保持穩(wěn)定后即可開始測(cè)試。
一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置,包括電解池、電化學(xué)測(cè)試裝置、加熱裝置和保溫裝置;
所述電解池包括反應(yīng)池、反應(yīng)池蓋、密封墊片、緊固裝置、試樣安裝裝置,所述反應(yīng)池為圓柱形,反應(yīng)池上端邊緣設(shè)置有法蘭,所述反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池頂部墊有密封墊片,反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池通緊固裝置密封;反應(yīng)池蓋上設(shè)置進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔;進(jìn)氣管螺紋孔與進(jìn)氣管連接,排氣管螺紋孔與排氣管連接,輔助電極螺紋孔與所述的輔助電極連接,數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔與數(shù)顯溫度計(jì)連接;魯金毛細(xì)管螺紋孔與魯金毛細(xì)管注液口的外螺紋相連,以使魯金毛細(xì)管的彎曲部位于反應(yīng)池中,其開口處正對(duì)作為工作電極的試樣,魯金毛細(xì)管注液口的內(nèi)螺紋與參比電極外螺紋相連,以使參比電極中參比液能夠流至針對(duì)試樣的開口處;魯金毛細(xì)管的開口處、作為工作電極的試樣以及輔助電極位于同一水平面上;所述的試樣安裝裝置由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端,在固定端上設(shè)置與其接觸的聲發(fā)射傳感器;一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈;
所述電化學(xué)測(cè)試裝置包括輔助電極夾頭、參比電極夾頭、工作電極夾頭、電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng);所述輔助電極夾頭、參比電極夾頭和工作電極夾頭分別與電解池上的輔助電極、參比電極以及階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,然后通過(guò)信號(hào)傳輸線與電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連;
所述的加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)池的外側(cè),保溫裝置設(shè)置在加熱裝置的外側(cè),加熱裝置的內(nèi)壁設(shè)置溫度傳感器,用于檢測(cè)反應(yīng)池中電解液的溫度變化。
在上述技術(shù)方案中,所述緊固裝置的數(shù)量為6~8組,緊固裝置由“弓”形緊固裝置夾頭、緊固螺釘和緊固墊片組成,緊固裝置夾頭材料為316奧氏體不銹鋼;緊固裝置夾頭包括第一水平段、豎直段和第二水平段,第二水平段上表面設(shè)置有厚為2~3mm的緊固墊片,緊固裝置墊片的材料為聚四氟乙烯,以防止緊固力太大導(dǎo)致玻璃池破裂。
在上述技術(shù)方案中,所述的反應(yīng)池蓋上設(shè)置有不銹鋼定位環(huán),該不銹鋼定位環(huán)上均勻分布有6~8個(gè)緊固螺釘定位槽,緊固螺釘定位槽的直徑為4~5mm、深為0.5~0.6mm,緊固螺釘定位槽用于定位所述的緊固螺釘,所述不銹鋼定位環(huán)的另一個(gè)作用是承受緊固螺釘施加的緊固力,避免所述緊固螺釘將所述反應(yīng)池蓋損壞。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管螺紋孔數(shù)量為3~4個(gè),排氣管螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管螺紋孔數(shù)量為1個(gè),輔助電極螺紋孔數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè);相應(yīng)地,進(jìn)氣管數(shù)量為3~4個(gè),排氣管數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管數(shù)量為1個(gè),輔助電極數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭數(shù)量為1~2個(gè);進(jìn)氣管、排氣管、魯金毛細(xì)管、輔助電極和數(shù)顯溫度計(jì)探頭分別于與進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔連接后二者之間設(shè)有密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管和排氣管為具有外螺紋的玻璃管;所述進(jìn)氣管一端裝有用于氣泡分散的多孔泡沫,目的是分散輸入氣體并加速其在腐蝕介質(zhì)中的溶解;所述進(jìn)氣管通入高純氮?dú)饣蛘叨趸蓟蛘吡蚧瘹渲械囊环N,高純氮?dú)鈱?duì)腐蝕介質(zhì)除氧,二氧化碳、硫化可以模擬實(shí)際的腐蝕環(huán)境;不使用的進(jìn)氣管螺紋孔設(shè)置密封螺釘進(jìn)行密封,密封螺釘?shù)牟牧蠟榫鬯姆蚁?/p>
在上述技術(shù)方案中,所述的輔助電極為鉑網(wǎng)電極;所述的參比電極安裝在魯金毛細(xì)管內(nèi),所述魯金毛細(xì)管的注液口為具有內(nèi)外雙螺紋的結(jié)構(gòu),所述魯金毛細(xì)管外螺紋與所述玻璃池上的魯金毛細(xì)管螺紋孔連接,所述魯金毛線管內(nèi)螺紋與所述參比電極的外螺紋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)連接,并采用橡膠密封圈密封;所述魯金毛細(xì)管尖端的開口處對(duì)準(zhǔn)試樣測(cè)試面口的中心,并與被測(cè)試樣保持0.5~1mm的距離。
在上述技術(shù)方案中,所述的溫度傳感器數(shù)量為1~8個(gè);所述的加熱裝置采用電阻加熱水浴或油浴方式對(duì)電解池加熱,溫度傳感器通過(guò)閉環(huán)方法自動(dòng)控制加熱速度以及水或油的溫度,將所述反應(yīng)池放入加熱保溫裝置中的水或油中,加熱裝置中的水位或油位低于階梯螺紋波導(dǎo)桿下端2~5cm;在加熱裝置和保溫裝置中,通過(guò)設(shè)置加熱目標(biāo)溫度、加熱速度對(duì)所述加熱裝置中的水或油進(jìn)行加熱,待加熱到目標(biāo)溫度后,加熱裝置停止加熱,并保證加熱裝置中的水或油始終維持在目標(biāo)溫度±0.1℃。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼;一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在上述技術(shù)方案中,在固定端和聲發(fā)射傳感器之間設(shè)置粘合劑層。
在上述技術(shù)方案中,利用磁性?shī)A具將聲發(fā)射傳感器固定在固定端上。
一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊;利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào);試樣在腐蝕過(guò)程中發(fā)出的聲發(fā)射彈性波通過(guò)階梯螺紋波導(dǎo)桿傳至聲發(fā)射傳感器并將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向外傳輸;數(shù)顯溫度計(jì)探頭和溫度傳感器配合探測(cè)電解池內(nèi)腐蝕介質(zhì)的真實(shí)溫度,待達(dá)到測(cè)試要求溫度并保持穩(wěn)定后即可開始測(cè)試。
本實(shí)用新型具有以下有益效果:
1.本實(shí)用新型將聲發(fā)射動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與電化學(xué)測(cè)試技術(shù)集成起來(lái),實(shí)現(xiàn)了在線、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)檢測(cè)材料電化學(xué)腐蝕過(guò)程;本實(shí)用新型的試樣安裝裝置布置于玻璃池的側(cè)面,加熱與保溫裝置可以通過(guò)水浴或油浴方式對(duì)腐蝕介質(zhì)加熱或保溫。
2.本實(shí)用新型的被測(cè)試樣為圓柱形微小試樣,測(cè)試面的面積19~20mm2,長(zhǎng)度為僅為7mm,可以近可能的減小取樣過(guò)程對(duì)實(shí)際構(gòu)件的損傷。另外,本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際構(gòu)件微小部位的取樣,比如焊接接頭不同區(qū)域(焊縫根部、蓋面、焊縫中心、高溫和低溫?zé)嵊绊懙?。
3.本實(shí)用新型的試樣安裝采用螺紋連接的方式,并通過(guò)階梯螺紋波導(dǎo)桿傳輸腐蝕聲發(fā)射信號(hào)和電化學(xué)信號(hào),與傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂密封和導(dǎo)線傳導(dǎo)的方式相比,本實(shí)用新型的被測(cè)試樣的安裝、拆卸、清洗都更加便攜和高效。
4.本實(shí)用新型包含多個(gè)進(jìn)氣管,可以模擬多種復(fù)雜腐蝕氣體環(huán)境下材料腐蝕過(guò)程;本實(shí)用新型固定了魯金毛細(xì)管尖端和被測(cè)試樣的距離,統(tǒng)一了魯金毛細(xì)管尖端和被測(cè)試樣的距離對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
5.不受被檢對(duì)象材料的限制,只要導(dǎo)電即可。
6.可以在惡劣復(fù)雜的工況條件使用,操作人只要在安全、適宜的環(huán)境下遠(yuǎn)程操控即可,并且檢測(cè)自動(dòng)程度高,操作簡(jiǎn)單,測(cè)試效率較高,可大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度,檢測(cè)設(shè)備耗能低,攜帶方便,便于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置工作流程圖;
圖2是本實(shí)用新型的電解池正視圖;
圖3是本實(shí)用新型的電解池側(cè)視圖;
圖4是本實(shí)用新型的電解池俯視圖;
圖5是本實(shí)用新型的反應(yīng)池示意圖;
圖6是本實(shí)用新型的緊固裝置示意圖;
圖7是本實(shí)用新型的反應(yīng)池蓋示意圖;
圖8是本實(shí)用新型的試樣安裝裝置示意圖a;
圖9是圖8的剖面圖;
圖10是本實(shí)用新型的階梯螺紋波導(dǎo)桿示意圖;
圖11是本實(shí)用新型的一級(jí)套筒示意圖;
圖12是本實(shí)用新型的二級(jí)套筒示意圖;
圖13是本實(shí)用新型的三級(jí)套筒示意圖;
圖14是本實(shí)用新型的試樣示意圖和剖面圖;
圖15是本實(shí)用新型魯金毛細(xì)管安裝示意圖;
圖16是本實(shí)用新型的試樣安裝裝置示意圖b;
其中:1緊固裝置;2反應(yīng)池密封墊片;3溫度傳感器;4加熱裝置;5保溫裝置;6反應(yīng)池蓋;7反應(yīng)池;8試樣安裝裝置;9法蘭;10側(cè)向外螺紋接口;
1-1緊固螺釘,1-2第一水平段,1-3豎直段,1-4緊固墊片,1-5第二水平段;6-1緊固螺釘定位槽,6-2不銹鋼定位環(huán),6-3進(jìn)氣管螺紋孔,6-4數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔,6-5輔助電極螺紋孔,6-6魯金毛細(xì)管螺紋孔,6-7排氣管螺紋孔;6-6-1參比電極,6-6-2魯金毛細(xì)管,6-6-3彎曲部,6-6-4開口處;8-1階梯螺紋波導(dǎo)桿,8-2固定端,8-3一級(jí)套筒,8-4二級(jí)套筒,8-5三級(jí)套筒,8-6密封圈,8-7試樣,8-8聲發(fā)射傳感器;8-1-1第一外螺紋,8-1-2第二外螺紋;8-3-1第一對(duì)齊面,8-3-2第一空腔,8-3-3第二空腔,8-3-4密封面,8-3-5一級(jí)套筒外螺紋,8-3-6一級(jí)套筒內(nèi)螺紋;8-4-1二級(jí)套筒內(nèi)螺紋;8-5-1第二對(duì)齊面,8-5-2第三空腔,8-5-3第四空腔,8-5-4三級(jí)套筒內(nèi)螺紋;8-7-1測(cè)試面,8-7-2試樣圓周面,8-7-3試樣內(nèi)螺紋。
圖17是雙相不銹鋼在1mol/L NaCl水溶液中的電化學(xué)腐蝕極化曲線;
圖18是雙相不銹鋼在1mol/L NaCl水溶液中的電化學(xué)電位、電流密度與測(cè)試時(shí)間的關(guān)系曲線;
圖19是雙相不銹鋼在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中的聲發(fā)射幅值;
圖20是雙相不銹鋼在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中的聲發(fā)射計(jì)數(shù);
圖21是雙相不銹鋼在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中的聲發(fā)射能量;
圖22是雙相不銹鋼在陰極極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形(圖18中1點(diǎn));
圖23是雙相不銹鋼在陽(yáng)極極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形(圖18中2點(diǎn));
圖24是雙相不銹鋼在陽(yáng)極極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形(圖18中3點(diǎn));
圖25是雙相不銹鋼在陽(yáng)極極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形(圖18中4點(diǎn));
圖26是雙相不銹鋼在陽(yáng)極極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形(圖18中5點(diǎn));
圖27是雙相不銹鋼在陽(yáng)極極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形(圖18中6點(diǎn))。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明,但不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
用于電化學(xué)腐蝕測(cè)試的樣品夾具,即上述附圖8中的試樣安裝裝置,由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒和密封圈組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒和密封圈同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端;一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼。
在上述技術(shù)方案中,一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在進(jìn)行使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊。利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào)。
聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的夾具,即上述附圖16中的試樣安裝裝置,由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端,在固定端上設(shè)置與其接觸的聲發(fā)射傳感器;一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿和固定端均為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼。
在上述技術(shù)方案中,一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在上述技術(shù)方案中,在固定端和聲發(fā)射傳感器之間設(shè)置粘合劑層。
在上述技術(shù)方案中,利用磁性?shī)A具將聲發(fā)射傳感器固定在固定端上。
進(jìn)行使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊。利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào);試樣在腐蝕過(guò)程中發(fā)出的聲發(fā)射彈性波通過(guò)階梯螺紋波導(dǎo)桿傳至聲發(fā)射傳感器并將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向外傳輸。
一種腐蝕電化學(xué)測(cè)試裝置,包括電解池、電化學(xué)測(cè)試裝置、加熱裝置和保溫裝置;所述電解池包括反應(yīng)池、反應(yīng)池蓋、密封墊片、緊固裝置、試樣安裝裝置,所述反應(yīng)池為圓柱形,反應(yīng)池上端邊緣設(shè)置有法蘭,所述反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池頂部墊有密封墊片,反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池通緊固裝置密封;反應(yīng)池蓋上設(shè)置進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔;進(jìn)氣管螺紋孔與進(jìn)氣管連接,排氣管螺紋孔與排氣管連接,輔助電極螺紋孔與所述的輔助電極連接,數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔與數(shù)顯溫度計(jì)連接;魯金毛細(xì)管螺紋孔與魯金毛細(xì)管注液口的外螺紋相連,以使魯金毛細(xì)管的彎曲部位于反應(yīng)池中,其開口處正對(duì)作為工作電極的試樣,魯金毛細(xì)管注液口的內(nèi)螺紋與參比電極外螺紋相連,以使參比電極中參比液能夠流至針對(duì)試樣的開口處;魯金毛細(xì)管的開口處、作為工作電極的試樣以及輔助電極位于同一水平面上;所述的試樣安裝裝置由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒和密封圈同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端;第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈;所述電化學(xué)測(cè)試裝置包括輔助電極夾頭、參比電極夾頭、工作電極夾頭、電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng);所述輔助電極夾頭、參比電極夾頭和工作電極夾頭分別與電解池上的輔助電極、參比電極以及階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端相連,然后通過(guò)信號(hào)傳輸線與電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連;所述的加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)池的外側(cè),保溫裝置設(shè)置在加熱裝置的外側(cè),加熱裝置的內(nèi)壁設(shè)置溫度傳感器,用于檢測(cè)反應(yīng)池中電解液的溫度變化。
在上述技術(shù)方案中,所述緊固裝置的數(shù)量為6~8組,緊固裝置由“弓”形緊固裝置夾頭、緊固螺釘和緊固墊片組成,緊固裝置夾頭材料為316奧氏體不銹鋼;緊固裝置夾頭包括第一水平段、豎直段和第二水平段,第二水平段上表面設(shè)置有厚為2~3mm的緊固墊片,緊固裝置墊片的材料為聚四氟乙烯,以防止緊固力太大導(dǎo)致玻璃池破裂。
在上述技術(shù)方案中,所述的反應(yīng)池蓋上設(shè)置有不銹鋼定位環(huán),該不銹鋼定位環(huán)上均勻分布有6~8個(gè)緊固螺釘定位槽,緊固螺釘定位槽的直徑為4~5mm、深為0.5~0.6mm,緊固螺釘定位槽用于定位所述的緊固螺釘,所述不銹鋼定位環(huán)的另一個(gè)作用是承受緊固螺釘施加的緊固力,避免所述緊固螺釘將所述反應(yīng)池蓋損壞。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管螺紋孔數(shù)量為3~4個(gè),排氣管螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管螺紋孔數(shù)量為1個(gè),輔助電極螺紋孔數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè);相應(yīng)地,進(jìn)氣管數(shù)量為3~4個(gè),排氣管數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管數(shù)量為1個(gè),輔助電極數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭數(shù)量為1~2個(gè);進(jìn)氣管、排氣管、魯金毛細(xì)管、輔助電極和數(shù)顯溫度計(jì)探頭分別于與進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔連接后二者之間設(shè)有密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管和排氣管為具有外螺紋的玻璃管;所述進(jìn)氣管一端裝有用于氣泡分散的多孔泡沫,目的是分散輸入氣體并加速其在腐蝕介質(zhì)中的溶解;所述進(jìn)氣管通入高純氮?dú)饣蛘叨趸蓟蛘吡蚧瘹渲械囊环N,高純氮?dú)鈱?duì)腐蝕介質(zhì)除氧,二氧化碳、硫化可以模擬實(shí)際的腐蝕環(huán)境;不使用的進(jìn)氣管螺紋孔設(shè)置密封螺釘進(jìn)行密封,密封螺釘?shù)牟牧蠟榫鬯姆蚁?/p>
在上述技術(shù)方案中,所述的輔助電極為鉑網(wǎng)電極;所述的參比電極安裝在魯金毛細(xì)管內(nèi),所述魯金毛細(xì)管的注液口為具有內(nèi)外雙螺紋的結(jié)構(gòu),所述魯金毛細(xì)管外螺紋與所述玻璃池上的魯金毛細(xì)管螺紋孔連接,所述魯金毛線管內(nèi)螺紋與所述參比電極的外螺紋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)連接,并采用橡膠密封圈密封;所述魯金毛細(xì)管尖端的開口處對(duì)準(zhǔn)試樣測(cè)試面口的中心,并與被測(cè)試樣保持0.5~1mm的距離。
在上述技術(shù)方案中,所述的溫度傳感器數(shù)量為1~8個(gè);所述的加熱裝置采用電阻加熱水浴或油浴方式對(duì)電解池加熱,溫度傳感器通過(guò)閉環(huán)方法自動(dòng)控制加熱速度以及水或油的溫度,將所述反應(yīng)池放入加熱保溫裝置中的水或油中,加熱裝置中的水位或油位低于階梯螺紋波導(dǎo)桿下端2~5cm;在加熱裝置和保溫裝置中,通過(guò)設(shè)置加熱目標(biāo)溫度、加熱速度對(duì)所述加熱裝置中的水或油進(jìn)行加熱,待加熱到目標(biāo)溫度后,加熱裝置停止加熱,并保證加熱裝置中的水或油始終維持在目標(biāo)溫度±0.1℃。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼;一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在一種腐蝕電化學(xué)測(cè)試裝置使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊;利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào);數(shù)顯溫度計(jì)探頭和溫度傳感器探測(cè)電解池內(nèi)腐蝕介質(zhì)的真實(shí)溫度,待達(dá)到測(cè)試要求溫度并保持穩(wěn)定后即可開始測(cè)試。
一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置,包括電解池、電化學(xué)測(cè)試裝置、加熱裝置和保溫裝置;所述電解池包括反應(yīng)池、反應(yīng)池蓋、密封墊片、緊固裝置、試樣安裝裝置,所述反應(yīng)池為圓柱形,反應(yīng)池上端邊緣設(shè)置有法蘭,所述反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池頂部墊有密封墊片,反應(yīng)池蓋和反應(yīng)池通緊固裝置密封;反應(yīng)池蓋上設(shè)置進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔;進(jìn)氣管螺紋孔與進(jìn)氣管連接,排氣管螺紋孔與排氣管連接,輔助電極螺紋孔與所述的輔助電極連接,數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔與數(shù)顯溫度計(jì)連接;魯金毛細(xì)管螺紋孔與魯金毛細(xì)管注液口的外螺紋相連,以使魯金毛細(xì)管的彎曲部位于反應(yīng)池中,其開口處正對(duì)作為工作電極的試樣,魯金毛細(xì)管注液口的內(nèi)螺紋與參比電極外螺紋相連,以使參比電極中參比液能夠流至針對(duì)試樣的開口處;魯金毛細(xì)管的開口處、作為工作電極的試樣以及輔助電極位于同一水平面上;所述的試樣安裝裝置由階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器組成,階梯螺紋波導(dǎo)桿、一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒、密封圈和聲發(fā)射傳感器同軸設(shè)置,其中:階梯螺紋波導(dǎo)桿設(shè)有第一外螺紋、第二外螺紋,第一外螺紋與一級(jí)套筒的內(nèi)螺紋連接,以使階梯螺紋波導(dǎo)桿的前端置于一級(jí)套筒的第一空腔和第二空腔內(nèi),第二外螺紋置于一級(jí)套筒的第二空腔外側(cè);在階梯螺紋波導(dǎo)桿的后端設(shè)置固定端,在固定端上設(shè)置與其接觸的聲發(fā)射傳感器;一級(jí)套筒外螺紋與三級(jí)套筒內(nèi)螺紋相連,以使一級(jí)套筒置于三級(jí)套筒的第三空腔和第四空腔內(nèi);二級(jí)套筒套裝在三級(jí)套筒外側(cè),在二級(jí)套筒和三級(jí)套筒之間設(shè)置密封圈;所述電化學(xué)測(cè)試裝置包括輔助電極夾頭、參比電極夾頭、工作電極夾頭、電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng);所述輔助電極夾頭、參比電極夾頭和工作電極夾頭分別與電解池上的輔助電極、參比電極以及階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,然后通過(guò)信號(hào)傳輸線與電化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連;所述的加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)池的外側(cè),保溫裝置設(shè)置在加熱裝置的外側(cè),加熱裝置的內(nèi)壁設(shè)置溫度傳感器,用于檢測(cè)反應(yīng)池中電解液的溫度變化。
在上述技術(shù)方案中,所述緊固裝置的數(shù)量為6~8組,緊固裝置由“弓”形緊固裝置夾頭、緊固螺釘和緊固墊片組成,緊固裝置夾頭材料為316奧氏體不銹鋼;緊固裝置夾頭包括第一水平段、豎直段和第二水平段,第二水平段上表面設(shè)置有厚為2~3mm的緊固墊片,緊固裝置墊片的材料為聚四氟乙烯,以防止緊固力太大導(dǎo)致玻璃池破裂。
在上述技術(shù)方案中,所述的反應(yīng)池蓋上設(shè)置有不銹鋼定位環(huán),該不銹鋼定位環(huán)上均勻分布有6~8個(gè)緊固螺釘定位槽,緊固螺釘定位槽的直徑為4~5mm、深為0.5~0.6mm,緊固螺釘定位槽用于定位所述的緊固螺釘,所述不銹鋼定位環(huán)的另一個(gè)作用是承受緊固螺釘施加的緊固力,避免所述緊固螺釘將所述反應(yīng)池蓋損壞。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管螺紋孔數(shù)量為3~4個(gè),排氣管螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管螺紋孔數(shù)量為1個(gè),輔助電極螺紋孔數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔數(shù)量為1~2個(gè);相應(yīng)地,進(jìn)氣管數(shù)量為3~4個(gè),排氣管數(shù)量為1~2個(gè),魯金毛細(xì)管數(shù)量為1個(gè),輔助電極數(shù)量為1個(gè),數(shù)顯溫度計(jì)探頭數(shù)量為1~2個(gè);進(jìn)氣管、排氣管、魯金毛細(xì)管、輔助電極和數(shù)顯溫度計(jì)探頭分別于與進(jìn)氣管螺紋孔、排氣管螺紋孔、魯金毛細(xì)管螺紋孔、輔助電極螺紋孔、數(shù)顯溫度計(jì)探頭螺紋孔連接后二者之間設(shè)有密封圈。
在上述技術(shù)方案中,所述的進(jìn)氣管和排氣管為具有外螺紋的玻璃管;所述進(jìn)氣管一端裝有用于氣泡分散的多孔泡沫,目的是分散輸入氣體并加速其在腐蝕介質(zhì)中的溶解;所述進(jìn)氣管通入高純氮?dú)饣蛘叨趸蓟蛘吡蚧瘹渲械囊环N,高純氮?dú)鈱?duì)腐蝕介質(zhì)除氧,二氧化碳、硫化可以模擬實(shí)際的腐蝕環(huán)境;不使用的進(jìn)氣管螺紋孔設(shè)置密封螺釘進(jìn)行密封,密封螺釘?shù)牟牧蠟榫鬯姆蚁?/p>
在上述技術(shù)方案中,所述的輔助電極為鉑網(wǎng)電極;所述的參比電極安裝在魯金毛細(xì)管內(nèi),所述魯金毛細(xì)管的注液口為具有內(nèi)外雙螺紋的結(jié)構(gòu),所述魯金毛細(xì)管外螺紋與所述玻璃池上的魯金毛細(xì)管螺紋孔連接,所述魯金毛線管內(nèi)螺紋與所述參比電極的外螺紋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)連接,并采用橡膠密封圈密封;所述魯金毛細(xì)管尖端的開口處對(duì)準(zhǔn)試樣測(cè)試面口的中心,并與被測(cè)試樣保持0.5~1mm的距離。
在上述技術(shù)方案中,所述的溫度傳感器數(shù)量為1~8個(gè);所述的加熱裝置采用電阻加熱水浴或油浴方式對(duì)電解池加熱,溫度傳感器通過(guò)閉環(huán)方法自動(dòng)控制加熱速度以及水或油的溫度,將所述反應(yīng)池放入加熱保溫裝置中的水或油中,加熱裝置中的水位或油位低于階梯螺紋波導(dǎo)桿下端2~5cm;在加熱裝置和保溫裝置中,通過(guò)設(shè)置加熱目標(biāo)溫度、加熱速度對(duì)所述加熱裝置中的水或油進(jìn)行加熱,待加熱到目標(biāo)溫度后,加熱裝置停止加熱,并保證加熱裝置中的水或油始終維持在目標(biāo)溫度±0.1℃。
在上述技術(shù)方案中,試樣的測(cè)試面的直徑為5±0.01mm,長(zhǎng)度為7~8mm。
在上述技術(shù)方案中,階梯螺紋波導(dǎo)桿為金屬材料,例如鐵素體不銹鋼;一級(jí)套筒、二級(jí)套筒、三級(jí)套筒均為絕緣材料,例如聚四氟乙烯。
在上述技術(shù)方案中,所述密封圈為橡膠密封圈。
在上述技術(shù)方案中,在固定端和聲發(fā)射傳感器之間設(shè)置粘合劑層。
在上述技術(shù)方案中,利用磁性?shī)A具將聲發(fā)射傳感器固定在固定端上。
一種聲發(fā)射檢測(cè)材料腐蝕性能的電化學(xué)測(cè)試裝置使用時(shí),階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋與試樣的內(nèi)螺紋連接,在試樣的圓周面設(shè)置耦合劑層,旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿的固定端,以使與階梯螺紋波導(dǎo)桿第二外螺紋相連的試樣的測(cè)試面,與一級(jí)套筒的第一對(duì)齊面、三級(jí)套筒的第二對(duì)齊面平齊;利用第二套筒的內(nèi)螺紋與測(cè)試裝置固定相連,并對(duì)試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測(cè)試,以試樣為工作電極,利用導(dǎo)線與位于測(cè)試裝置外側(cè)的階梯螺紋波導(dǎo)桿相連,以采集試樣上的電化學(xué)腐蝕信號(hào);試樣在腐蝕過(guò)程中發(fā)出的聲發(fā)射彈性波通過(guò)階梯螺紋波導(dǎo)桿傳至聲發(fā)射傳感器并將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),向外傳輸;數(shù)顯溫度計(jì)探頭和溫度傳感器配合探測(cè)電解池內(nèi)腐蝕介質(zhì)的真實(shí)溫度,待達(dá)到測(cè)試要求溫度并保持穩(wěn)定后即可開始測(cè)試。
利用上述四個(gè)技術(shù)方案組成測(cè)試裝置進(jìn)行電化學(xué)和聲發(fā)射檢測(cè),具體如下:
所述反應(yīng)池蓋的具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖7,所述3個(gè)進(jìn)氣管與1個(gè)排氣管(在圖中均未畫出)分別與所述反應(yīng)池蓋上對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣管螺紋孔和排氣管螺紋孔連接,并采用橡膠密封圈密封,進(jìn)氣管一端封裝有用于氣泡分散的多孔泡沫并插入到反應(yīng)池底部,另一端通過(guò)橡膠管與對(duì)應(yīng)的輸入氣體的氣瓶相連,氣體流量通過(guò)流量計(jì)來(lái)控制;所述排氣管一端稍微插入反應(yīng)池內(nèi)即可,確保位于腐蝕介質(zhì)液面以上,所述排氣管的另一端通過(guò)橡膠管與裝有堿液的5L密封容量瓶相連,容量瓶中的裝有足量的氫氧化鈉堿液(3L)用于吸收排出的酸性氣體。所有玻璃管與橡膠管的接口處均采用硅膠密封。采用注射器將飽和氯化鉀水溶液注滿所述魯金毛細(xì)管,確保所述魯金毛細(xì)管內(nèi)沒(méi)有氣泡,然后將所述參比電極通過(guò)外螺紋與所述魯金毛細(xì)管內(nèi)螺紋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接,所述參比電極為甘汞電極,參比液為飽和氯化鉀水溶液。所述試樣安裝裝置的具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖8和圖9,在階梯螺紋波導(dǎo)桿的第二外螺紋上涂抹適量的真空脂,以減少腐蝕聲發(fā)射信號(hào)衰減,并將橡膠密封圈套在階梯螺紋波導(dǎo)桿的第二外螺紋上,然后在機(jī)械拋光后的試樣圓周面上均勻涂抹少量的硅膠,之后反旋試樣階梯螺紋波導(dǎo)桿的第二外螺紋螺紋連接,試樣旋得足夠緊以后,開始往后旋轉(zhuǎn)階梯螺紋波導(dǎo)桿,將所述試樣緩慢拉進(jìn)所述一級(jí)套筒,直到試樣測(cè)試面與第一對(duì)齊面、第二對(duì)齊面均完全平行,然后采用無(wú)塵紙擦掉被擠出的多余硅膠,并用酒精多次擦洗試樣測(cè)試面,然后將試樣安裝裝置放入干燥箱中24h,待硅膠完全固化后,將所述橡膠密封圈套在所述二級(jí)套筒上,然后將整個(gè)試樣安裝裝置通過(guò)所述二級(jí)套筒內(nèi)螺紋與反應(yīng)池的側(cè)向外螺紋接口連接。
將配置好的腐蝕溶液緩慢導(dǎo)入所述反應(yīng)池中,為保證所述試樣測(cè)試面完全浸入腐蝕溶液中且不溢出,要求注入反應(yīng)池的腐蝕溶液體積為1~1.4L。
將所述反應(yīng)池的密封墊片套在所述反應(yīng)池蓋上,然后輕放到所述反應(yīng)池上,調(diào)整所述反應(yīng)池蓋的方向使所述魯金毛細(xì)管尖端正對(duì)所述試樣測(cè)試面的中心。
安裝所述的6個(gè)緊固裝置,首先將所述緊固墊片緊貼反應(yīng)池的法蘭的下邊緣,同時(shí)將緊固螺釘對(duì)準(zhǔn)所述不銹鋼定位環(huán)上的緊固螺釘定位槽,然后采用對(duì)角的順序依次旋緊所述的6個(gè)緊固裝置。
打開數(shù)據(jù)采集與分析軟件,設(shè)置電化學(xué)測(cè)試參數(shù)和聲發(fā)射采集參數(shù)。所述電化學(xué)測(cè)試參數(shù)的設(shè)置包括電化學(xué)測(cè)試方法以及對(duì)應(yīng)的測(cè)試參數(shù),比如動(dòng)電位極化需設(shè)置開路電位穩(wěn)定時(shí)間、掃描電位范圍、電位掃描速度等。所述聲發(fā)射采集參數(shù)設(shè)置包括所述信號(hào)放大器放大倍數(shù)、門檻值、采樣頻率、濾波范圍、實(shí)時(shí)顯示參數(shù)等。需要說(shuō)明的是,電化學(xué)測(cè)試參數(shù)和聲發(fā)射采集參數(shù)需要根據(jù)具體的試樣材料、腐蝕環(huán)境、電化學(xué)測(cè)試方法而調(diào)整;然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)斷鉛實(shí)驗(yàn)評(píng)估所述聲發(fā)射傳感器與所述階梯螺紋波導(dǎo)桿的偶合情況。在所述階梯螺紋波導(dǎo)桿上的聲發(fā)射傳感器安裝端上靠近所述聲發(fā)射傳感器附近進(jìn)行斷鉛實(shí)驗(yàn),當(dāng)采集到的斷鉛聲發(fā)射信號(hào)幅值高于90dB時(shí)認(rèn)為所述聲發(fā)射傳感器與所述階梯螺紋波導(dǎo)桿偶合良好;然后,打開輸入氣體的氣瓶閥門,通過(guò)流量計(jì)控制輸入氣體量。
最后,正式開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要盡可能保證安靜的環(huán)境且避免觸碰電解池及相關(guān)的連接線路。當(dāng)測(cè)試完成后,實(shí)驗(yàn)將自動(dòng)停止。
用本裝置測(cè)試UNS S31803雙相不銹鋼動(dòng)電位極化過(guò)程中的極化曲線和聲發(fā)射信號(hào)(電化學(xué)測(cè)試裝置:Gamry,Interface 1000,聲發(fā)射測(cè)試裝置:PAC,PCI-2;聲發(fā)射傳感器型號(hào):R15A;信號(hào)放大器型號(hào):2/4/6-AST),測(cè)試溶液為1mol/L的NaCl水溶液。將本裝置按照上述的步驟安裝完畢后,打開所述的數(shù)據(jù)采集與分析軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置。加熱目標(biāo)溫度設(shè)置為60℃。電化學(xué)測(cè)試參數(shù)設(shè)置:電化學(xué)測(cè)試方法為動(dòng)電位極化,電位掃描范圍為-0.75VSCE-0.6VSCE,掃描速度為0.5mVSCE/s,開路電位溫度時(shí)間為30min,設(shè)定電流密度連續(xù)超過(guò)100μA/cm2時(shí),測(cè)試自動(dòng)停止。聲發(fā)射采集參數(shù)設(shè)置:信號(hào)放大器放大倍數(shù)為40dB,門檻值為30dB,采樣頻率為2MSPS,濾波范圍為20kHz-1MHz,實(shí)時(shí)采集參數(shù)為幅值、能量、計(jì)數(shù)和波形。
測(cè)試前打開高純氮?dú)馄康拈y門,通過(guò)流量計(jì)控制高純氮?dú)庖?.1mL/min的流速對(duì)測(cè)試溶液進(jìn)行除氧,除氧時(shí)間為1h。同時(shí),點(diǎn)擊開始加熱,直至電解池內(nèi)溶液溫度穩(wěn)定在60±0.1℃。之后,點(diǎn)擊開始測(cè)試按鈕,測(cè)試正式開始。測(cè)試結(jié)果如圖17-27所示。
圖17為雙相不銹鋼在1mol/L NaCl水溶液(60℃)中的電化學(xué)腐蝕極化曲線。圖17極化曲線分為兩個(gè)分支:陰極極化(如1所示)和陽(yáng)極極化(2,3,4,5,6所示)。陰極極化過(guò)程中主要發(fā)生析氫反應(yīng),在試樣表面有氫氣泡產(chǎn)生。陽(yáng)極極化過(guò)程主要發(fā)生金屬的溶解、鈍化膜形成、鈍化膜溶解等。從腐蝕電位開始,隨著電位的升高,金屬表面逐漸形成鈍化膜,在局部區(qū)域鈍化膜會(huì)發(fā)生溶解產(chǎn)生亞點(diǎn)蝕坑,形成的亞點(diǎn)蝕坑也可能由于再次鈍化而修復(fù),如圖17中2,3,4,5所示。當(dāng)電位超過(guò)點(diǎn)蝕電位時(shí),由于穩(wěn)定的點(diǎn)蝕坑的形成,電流密度會(huì)急劇增加,如圖17中6所示。
圖18為雙相不銹鋼在1mol/L NaCl水溶液(60℃)中的電化學(xué)電位、電流密度與測(cè)試時(shí)間的關(guān)系曲線。
圖19是雙相不銹鋼在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中的聲發(fā)射幅值。圖19中1,2,3,4,5,6聲發(fā)射幅值分別與圖16中1,2,3,4,5,6極化電位和電流密度相對(duì)應(yīng)。
圖20和圖21分別為雙相不銹鋼在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中的聲發(fā)射計(jì)數(shù)和能量。氫氣泡破裂產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)幅值、計(jì)數(shù)和能量與鈍化膜破裂形成亞穩(wěn)定點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)幅值、計(jì)數(shù)和能量無(wú)顯著差異。與亞穩(wěn)定點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)相比,穩(wěn)定點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生幅值和能量較高聲發(fā)射信號(hào),但計(jì)數(shù)值沒(méi)有顯著的增加。
圖22-27分布為雙相不銹鋼在動(dòng)電位極化過(guò)程中的聲發(fā)射波形,分別對(duì)應(yīng)圖17或圖19中的1,2,3,4,5,6。氫氣泡破裂產(chǎn)生典型的突發(fā)性聲發(fā)射信號(hào),而局部鈍化膜破裂和形成穩(wěn)定點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生混合型聲發(fā)射信號(hào)。本裝置完全可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)采用聲發(fā)射技術(shù)和電化學(xué)技術(shù)測(cè)試材料腐蝕性能的目的。