【技术实现步骤摘要】
加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置及测试方法
本专利技术属于应力腐蚀电化学测量
,具体地说是一种模拟金属试样加载双向拉伸应力时腐蚀实验及电化学测试的装置,以及使用该装置进行原位电化学实时监测的方法,即一种加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置及测试方法。
技术介绍
金属材料在实际使用过程中,不仅会受到腐蚀介质的作用,同时还会受到各种应力的作用,并常常因此造成更为严重的腐蚀破坏。石油天然气行业普遍使用埋地管线高压输送介质,在复杂的工作环境下,腐蚀介质与应力的协同作用致使管线钢存在应力腐蚀开裂(StressCorrosionCracking,SCC)问题,已成为其发生突发性破裂事故的主要危险之一。并且,拉应力还对腐蚀速率有较明显加速作用。由此,研究高压管线输送介质工作时应力对金属腐蚀行为的影响就十分必要和重要。现有的技术中,多是使用万能实验机或慢应变速率实验机等单向拉伸装置进行金属应力腐蚀实验。如公开号CN105300874-《慢应变速率条件下的应力腐蚀和测氢电化学原位测量装置》,是在慢应变拉伸实验基础上简单增加腐蚀反应箱体与电化学检测模块,以完成单方向拉伸应力腐蚀试验研究;CN106053325-《一种应力耦合作用下的电化学腐蚀实验装置》,是利用自制杠杆系统模仿剪式千斤顶原理以提供单向拉应力;CN104458559-《应力-电化学腐蚀测试装置》,为利用重物提供恒定拉力,可研究不同温度下厌氧菌存在时的应力腐蚀情况。但是管道实际使用中,纵向应力与环向应力同时存在,根据薄壳应力分析,其大小呈1:2关系,所以需要实验装置可同时提供两种应力,以更贴合现场生产 ...
【技术保护点】
一种加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置,其特征在于:包括十字试样,为十字形金属材料,且试样中心区域为均匀应力场;双向拉伸应力加载机构,安装在十字试样的四端,加载十字试样所受的双向拉伸应力;腐蚀反应池,具有内腔,内腔中为腐蚀实验环境,十字试样的中心区域与内腔的腐蚀实验环境接触;电化学测试系统,与十字试样构成电极体系,对所述十字试样施加极化电流和正弦波电位,进行极化并测试和交流阻抗图谱测试,并实时监测记录电位数据;和控制系统,包括应力控制模块、温度控制模块和流速控制模块,控制腐蚀反应池内腔中实现多种腐蚀实验环境调节。
【技术特征摘要】
1.一种加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置,其特征在于:包括十字试样,为十字形金属材料,且试样中心区域为均匀应力场;双向拉伸应力加载机构,安装在十字试样的四端,加载十字试样所受的双向拉伸应力;腐蚀反应池,具有内腔,内腔中为腐蚀实验环境,十字试样的中心区域与内腔的腐蚀实验环境接触;电化学测试系统,与十字试样构成电极体系,对所述十字试样施加极化电流和正弦波电位,进行极化并测试和交流阻抗图谱测试,并实时监测记录电位数据;和控制系统,包括应力控制模块、温度控制模块和流速控制模块,控制腐蚀反应池内腔中实现多种腐蚀实验环境调节。2.如权利要求1所述的加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置,其特征在于:所述的双向拉伸应力加载机构,包括四个夹具、四个拉压力传感器、四个滑块和四个弯臂,以及加力螺母、支柱、工作台和轨道;夹具安装在工作台上,工作台的四周延伸出四条所述的轨道;所述的十字试样的四个端头各与一个夹具固定连接,十字试样与夹具之间通过聚四氟乙烯垫片隔开;每个夹具的外端面上固定连接有一个所述的拉压力传感器,拉压力传感器的一端与夹具连接,拉压力传感器的另一端固定于滑块上,每个滑块分别安装在工作台延伸出的轨道之上,轨道与滑块通过凸凹槽匹配,以通过滑块将来自于弯臂上的力分解为平行于轨道方向,弯臂与滑块底部铰接,所述支柱固定于工作台背部中心位置,四个弯臂中相对的两个弯臂两两向支柱汇聚后分别通过一个加力螺母与固定架连接,使弯臂与工作台平面呈20°~70°夹角,通过调节加力螺母位置完成对应应力调节。3.如权利要求2所述的加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置,其特征在于:所述的腐蚀反应池,包括箱体、轴流泵自循环模块和气体充装模块;所述的箱体一端具有开孔,所述开孔处均安装有密封绝缘垫片,所述密封绝缘垫片的形状尺寸与十字试样的中心区域匹配,以与十字试样形成密封,箱体上还开设有入水口和排水口,排水口处连接排水管;所述轴流泵自循环模块包括电机和主体部分,所述轴流泵自循环模块的主体部分固定安装于箱体内部的轴心位置,所述电机安装在箱体外部;所述的气体充装模块,包括气瓶、进气管、出气口和排气管,气瓶上设置有减压阀,出气口位于箱体内部,排气管连接箱体内部和废气处理系统。4.如权利要求3所述的加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置,其特征在于:所述的轴流泵自循环模块包括电机、传动轴、叶轮、导叶和轴流管;所述的电机为变频电机;电机驱动传动轴转动,叶轮和导叶同轴固定在传动轴上,传动轴、叶轮和导叶均位于轴流管内,轴流管位于箱体内,所述的导叶与叶轮的弯曲...
【专利技术属性】
技术研发人员:彭浩平,刘军,苏旭平,赵会军,王建华,涂浩,
申请(专利权)人:常州大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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