一種基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料的腐蝕性能評價領(lǐng)域，涉及金屬材料焊接技術(shù)領(lǐng)域和電化學(xué) 領(lǐng)域，具休的說是一種基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕破壞已屢見不鮮，其中鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭發(fā)生腐蝕失效更為常見。 通過合理選配焊材和控制焊接工藝參數(shù)等途徑可一定程度上控制焊接接頭發(fā)生腐蝕破壞 的風(fēng)險，但是快速有效地評價焊接接頭耐蝕性的方法仍然匱乏，現(xiàn)有的焊接接頭評價標(biāo)準(zhǔn) 也很少，中國船級社《原油油船貨油艙耐腐蝕鋼材檢驗指南》中提到了一種用金相臺階分 析評價焊接接頭的方法，在顯微鏡下觀察腐蝕后試樣焊縫與熱影響區(qū)交界處是否有臺階出 現(xiàn)，若有臺階出現(xiàn)且臺階深度較大以致形成不連續(xù)表面，則判定焊接接頭的耐蝕性能不合 格，該方法在判定臺階深度時，由于顯微鏡下界面凹凸不平，未規(guī)定怎樣選取界面位置，造 成實驗人為誤差大，此外，選取的焊縫與熱影響區(qū)交界位置不同，測試的臺階深度不盡相 同，平行樣間的測試誤差較大。中國專利CN201310339519.8提到了利用模擬焊接接頭的模 塊化陣列電極評價焊接接頭發(fā)生電偶腐蝕的方法，將焊接接頭進行電火花切割得到焊縫、 熔合區(qū)、熱影響區(qū)、母材區(qū)域小試樣，做成陣列工作電極，通過工作電極的個數(shù)調(diào)節(jié)焊接接 頭各個區(qū)域的面積，該方法制樣繁瑣，測試周期較長，測試成本高，不宜用作焊材選材和制 定焊接工藝參數(shù)時的快速測試，中國專利CN201520115085. 8也提到利用陣列電極評價焊 接接頭電偶腐蝕敏感性的方法，用多支Q235金屬圓棒組成陣列電極，工作電極采用焊接接 頭試樣，以實現(xiàn)工作電極焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)的電流密度分布圖，通過偶合的電流密 度大小評價發(fā)生電偶腐蝕的敏感性，由于電偶的兩極分別是Q235和待測工作電極，與實際 焊接接頭服役環(huán)境有一定差異；另外，也有文獻指出了電位測試在焊接接頭腐蝕性能評價 中的原理，但是沒有具體的評價指標(biāo)，存在操作程序不明確等問題。
[0003] 為了解決焊接接頭的腐蝕性能評價方法少，實驗測試裝置復(fù)雜，評價指標(biāo)不明確， 評價結(jié)果與實際服役環(huán)境結(jié)果不一致等問題，本發(fā)明提供了一種基于電位測試技術(shù)評價焊 接接頭腐蝕性能的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種基于電位測 試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法，不僅增加了焊接接頭的腐蝕性能評價方法，簡易了 實驗測試裝置，而且解決了評價指標(biāo)不明確，評價結(jié)果與實際服役環(huán)境結(jié)果不一致等問題。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于電位測試技術(shù)評價焊接接 頭腐蝕性能的方法，包括以下幾個步驟： (1) 制備試樣：將焊接接頭試樣經(jīng)機械加工后在金相磨拋機上進行打磨和拋光，用金相 腐蝕液腐蝕焊接接頭，腐蝕程度以能肉眼分辨出焊縫區(qū)、熔合區(qū)、熱影響區(qū)和母材為宜； (2) 配制腐蝕溶液：根據(jù)焊接接頭服役環(huán)境下的主要影響因素，配制合適的焊接接頭 腐蝕溶液，使焊接接頭與在腐蝕溶液下的腐蝕機理與焊接接頭在服役環(huán)境下的腐蝕機理一 致，焊接接頭在腐蝕溶液下的腐蝕速率與焊接接頭在服役環(huán)境下的腐蝕速率可不相同； (3) 確定參比電極：采用飽和甘汞電極或銀或氯化銀電極，并配有鹽橋，鹽橋下端口口 徑為50μπι~100μπι，采用含有氯化鉀的瓊脂封閉鹽橋下端口，鹽橋內(nèi)部為飽和氯化鉀溶 液； (4) 測試電位：搭建實驗裝置，焊接接頭工作電極經(jīng)導(dǎo)線依次與電位記錄裝置和參比電 極鏈接，同時，導(dǎo)線的另外一端與母材相連接，在焊接接頭上用微量注射器滴下一滴腐蝕溶 液，液滴半徑為〇. 9mm~1. 1mm，調(diào)節(jié)鹽橋的下端口，使之浸入焊接接頭上的腐蝕溶液液滴 里面，開始計時，120秒以后記錄電位值，更換位置，進行平行樣式或新區(qū)域測試； (5) 評價指標(biāo)：若焊縫、熱影響區(qū)、母材的電位差小于15mV，電位較低的區(qū)域不易發(fā)生 腐蝕，若焊縫、熱影響區(qū)、母材的電位差介于15mV~25mV之間，電位較低的區(qū)域優(yōu)先發(fā)生腐 蝕，若焊縫、熱影響區(qū)、母材的電位差大于25mV，電位較低的區(qū)域則優(yōu)先發(fā)生腐蝕。
[0006] 本發(fā)明進一步的限定的技術(shù)方案為： 前述的基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法，焊接接頭式樣經(jīng)拋光和金相 腐蝕液腐蝕以后，區(qū)分出焊縫、熔合線、熱影響區(qū)、母材等各自的區(qū)域，分別在焊縫、熱影響 區(qū)、母材區(qū)域滴上一滴腐蝕溶液，鹽橋下端采用細絲口徑，用甘汞電極或氯化銀電極作為參 比電極，測試式樣的自腐蝕電位根據(jù)焊縫、熱影響區(qū)、母材的區(qū)域電位差大小評價焊接接頭 腐蝕的難易程度，這樣降低了測試裝置的經(jīng)濟成本，操作方便。
[0007] 前述的基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法，腐蝕溶液液滴大小為 0. 9mm~1. 1_，這樣防止溶液蒸發(fā)過快影響實驗結(jié)果。
[0008] 前述的基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法，鹽橋下端的細絲口徑為 50~100μm，這樣操作方便，結(jié)果準(zhǔn)確。
[0009] 前述的基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法，焊縫、熱影響區(qū)、母材 的電位差小于15mV，電位較低的區(qū)域不易發(fā)生腐蝕，焊縫、熱影響區(qū)、母材的電位差介于 15mV~25mV之間，電位較低的區(qū)域優(yōu)先發(fā)生腐蝕，焊縫、熱影響區(qū)、母材的電位差大于 25mV，電位較低的區(qū)域則優(yōu)先發(fā)生腐蝕，這樣，縮短了測試周期。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性 能的方法，具有測試裝置經(jīng)濟成本低，操作方便，測試周期短等特點，通過焊接接頭在服役 環(huán)境下的腐蝕行為與該方法評價結(jié)果對比表明測試結(jié)果具有一致性，證明了該試驗方法的 有效性。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中，1-焊縫，2-熱影響區(qū)，3-母材，4-鹽橋，5-含有氯化鉀的瓊脂，6-鹽橋下端口， 7-參比電極，8-電位記錄裝置，9-導(dǎo)線，10-腐蝕溶液。
【具體實施方式】
[0012] 實施例1 本實施例提供的一種基于電位測試技術(shù)評價焊接接頭腐蝕性能的方法，包括以下步 驟： (1) 制備試樣：將焊接接頭試樣經(jīng)機械加工后在金相磨拋機上進行打磨和拋光，用金相 腐蝕液腐蝕焊接接頭，腐蝕程度以能肉眼分辨出焊縫區(qū)1、熔合區(qū)、熱影響區(qū)2和母材3為 宜； (2) 配制腐蝕溶液：根據(jù)焊接接頭服役環(huán)境下的主要影響因素，配制合適的焊接接頭腐 蝕溶液10,使焊接接頭與在腐蝕溶液10下的腐蝕機理與焊接接頭在服役環(huán)境下的腐蝕機 理一致，焊接接頭在腐蝕溶液10下的腐蝕速率與焊接接頭在服役環(huán)境下的腐蝕速率可不 相同； (3) 確定參比電極：采用飽和甘汞電極或銀或氯化銀電極，并配有鹽橋4,鹽橋下端口 6 口徑為80μm，采用含有氯化鉀的瓊脂5封閉鹽橋下端口 6,鹽橋4內(nèi)部為飽和氯化鉀溶液； (4) 測試電位：搭建實驗裝置，焊接接頭工作電極經(jīng)導(dǎo)線9依次與電位記錄裝置8和參 比電極7鏈接，同時，導(dǎo)線9的另外一端與母材3相連接，在焊接接頭上用微量注射器滴下 一滴腐蝕溶液，液滴半徑為1. 〇mm，調(diào)節(jié)鹽橋的下端口 6,使之浸入焊接接頭上的腐蝕溶液 液滴里面，開始計時，120秒以后記錄電位值，更換位置，進行平行樣式或新區(qū)域測試； (5) 評價指標(biāo)：若焊縫1、熱影響區(qū)2、母材3的電位小于15mV，電位較低的區(qū)域不易發(fā) 生腐蝕； 耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭試樣為60mmX40mmX4mm的鋼片，焊縫1位于中心，焊縫長 度為40mm;試樣測試面依次用180#、400#、600#、800#和1000#砂紙打磨，并用拋光布進行 拋光，采用4%的硝酸酒精浸蝕5秒，配制0.Olmol/L的亞硫酸氫鈉溶液作為腐蝕溶液10,采 用飽和甘汞電極作為參比電極7,鹽橋下端口 6 口徑為80μm