一种预应力腐蚀电化学测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种预应力腐蚀电化学测试装置。所述装置包括电化学工作站、弯曲加载夹具、固定器和腐蚀反应池；固定器用于将弯曲加载夹具固定于腐蚀反应池上端面；腐蚀反应池上端面具有凹陷平面，凹陷平面具有开孔，开孔处装有密封绝缘软垫片，垫片中部开孔；弯曲加载夹具包括加载支架、加载杆和位于加载支架内部、且可上下移动的加载模块。本发明专利技术的测试装置可以保证试验数据的准确性，且具有拆卸方便、设计简单和体积小的优点。设计简单和体积小的优点。设计简单和体积小的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种预应力腐蚀电化学测试装置


[0001]本专利技术涉及一种金属材料应力作用下电化学腐蚀测试装置，具体涉及一种可以实现弯曲和腐蚀环境共同作用下进行试样耐腐蚀性能测试的装置。

技术介绍

[0002]腐蚀是材料失效的一种基本表现形式，其中，电化学腐蚀又是腐蚀发生最广泛的类型之一。金属材料在实际应用过程中，电化学腐蚀常常是在应力作用下进行，同时还会受到各类腐蚀介质的作用。石油天然气行业普遍使用埋地管线输送介质，管线钢服役环境苛刻复杂，腐蚀介质与应力的协同作用致使钢管存在应力腐蚀开裂问题，已成为其发生突发性事故的主要危险之一。
[0003]管道服役过程中受腐蚀介质和应力共同作用，其中，腐蚀介质包括油气运输过程中含有的硫化氢、二氧化碳等腐蚀气体。应力作用包括内压波动产生的拉压轴向应力和第三方施工破坏、地震滑坡等地质灾害产生的周向应力等，特别是当管道发生局部弯曲变形时，更是影响其安全运行的薄弱环节，容易发生腐蚀破坏。由此，研究含腐蚀介质条件下应力对金属腐蚀行为的影响十分重要。但是，目前现有的电化学腐蚀测试装置多为测量在拉伸（拉应力）或压缩（压应力）作用下试样的耐蚀性能，少有能够测量试样在弯曲条件下的耐蚀性能。
[0004]现有技术大多是使用万能实验机或慢应变速率实验机等拉伸装置进行金属应力腐蚀实验。如公开号CN105300874A
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《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增加腐蚀反应箱体与电化学检测模块，以完成拉伸应力腐蚀试验研究；CN106053325A
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《一种在应力耦合作用下进行电化学腐蚀的实验方法》，是利用自制杠杆平衡系统以提供拉应力；CN104458559A
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《应力
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电化学腐蚀测试置》，是利用重物提供恒定拉力，研究不同温度下厌氧菌存在时的应力腐蚀情况；CN106769474A
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《加载双向拉伸应力试样腐蚀电化学实验装置及测试方法》，是利用十字试样双向拉伸应力夹具，研究受双向拉伸应力存在时的腐蚀情况；CN109507100A
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《板状金属试样高应力作用下腐蚀电化学测试方法及装置》，是研究高拉伸应力下的腐蚀电化学；CN109827897A
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《一种基于杠杆的慢拉伸应力腐蚀实验装置》，是利用杠杆平衡系统，模拟蠕变拉伸应力下的腐蚀实验装置。此外，现有测试装置方法还存在诸多局限性：试样装配需每次做防水密封处理，不便于拆卸、多次测量；试样工作面积手动密封方式处理，工作面积不精确，平行度差；装置的设计复杂，体积大，不易于拆卸和携带。

技术实现思路

[0005]为了克服现有应力腐蚀试验装置的不足，本专利技术提供了一种应力腐蚀电化学测试装置。本专利技术的测试装置能够实现试样在弯曲应力作用下耐腐蚀性能的测试，并且结构简单、试样工作面积易确定、易携带和拆卸。
[0006]一种应力腐蚀电化学测试装置，所述装置包括电化学工作站、弯曲加载夹具、固定
器和腐蚀反应池；所述固定器用于将弯曲加载夹具固定于腐蚀反应池上端面；所述的腐蚀反应池整体为封闭箱式结构；腐蚀反应池的上端面中部具有凹陷平面；该凹陷平面具有开孔，开孔处装有密封绝缘软垫片；所述密封绝缘软垫片的中部开孔，且开孔形状和面积与凹陷平面区域开孔形状和面积相匹配；所述的弯曲加载夹具包括加载支架、加载杆和位于加载支架内部、且可上下移动的加载模块；其中，——所述的加载支架内部中空且下部敞口；加载支架的下部敞口处相对的两侧具有向内相向凸出的支脚，支脚上设有凹槽和位于凹槽内的滚轴；——所述加载模块的下端面开有至少一条或对称设置的若干对凹槽，所述凹槽包括可容纳于其中的滚轴；——所述加载模块与加载杆连接，且加载模块随加载杆的动作仅可产生上下移动（而不产生水平位移）。
[0007]进一步地，所述的加载支架放置于凹陷平面的开孔之上。
[0008]进一步地，加载杆转动时可驱动加载模块向上或向下移动。
[0009]进一步地，加载杆与加载模块之间可采用螺纹连接，加载杆贯穿加载支架设置或固定于固定架上，加载杆的上端可采用六边形螺帽结构。在此种情况下，加载杆仅可转动，而不产生相对于加载支架的上下位移。或者，加载杆中上段通过螺纹连接于加载支架或固定架上，加载杆下端与加载模块之间固定连接，加载杆可在加载模块内转动，但不产生相对加载模块的上下位移。相应地，加载支架的固定方式可以包括两种，如可以通过由若干紧固螺母和紧固螺栓构成的固定架固定于反应池上的凹陷平面区域，或者借助下端固定于腐蚀反应池底部、上端延伸至加载支架上方的固定架、通过加载杆间接固定于反应池的凹陷平面区域。加载支架的固定方式优选采用第一种方式。其中，所述螺纹连接为本领域的常规结构。
[0010]进一步地，所述加载模块可以采用内部中空结构，即加载模块可以选择加载腔。
[0011]进一步地，密封绝缘软垫片的开孔与凹陷平面区域的开孔相匹配，是指二者开孔的开孔面积相差不大。
[0012]进一步地，加载支架下部支脚上滚轴的长度应当大于或等于待测试样的宽度，支脚上滚轴的间距应当小于待测试样的长度。加载支架下部一侧的支脚可以为整体连续结构，或者为中部镂空结构。
[0013]进一步地，加载模块下端面上凹槽的数量为一个以上，优选为两个以上。对于两个以上的凹槽，其中最外侧的一对凹槽之间的间距应当小于加载支架下端支脚上凹槽（滚轴）之间的间距。通过加载支架下部支脚上设置的滚轴，以及加载模块下端面上的凹槽及滚轴，加载夹具可以对试样实现四点弯曲、三点弯曲、U型弯曲等不同形式弯曲变形。
[0014]进一步地，加载模块下端面与加载支架下端支脚上滚轴之间用于放置待测试样。放置好待测试样后，根据需要，在加载模块下端面上合适的凹槽处插入一个或一对滚轴。
[0015]进一步地，所述的滚轴可以由玻璃或陶瓷等具有一定刚度且不易产生变形的材质制成。滚轴优选为圆柱形结构。
[0016]进一步地，所述腐蚀反应池在高于凹陷区域的上端面设有至少四个开口，四个以
上开口优选在上端面上间隔设置。其中的两个开口分别设置盐桥和铂片，盐桥内连接参比电极。所述盐桥和铂片应当浸入反应池的反应溶液内。盐桥、铂片与反应池上端面之间密封固定。其中的另外一组开口分别为进气口和出气口，所述进气口用于往腐蚀反应池通入氮气、硫化氢、二氧化碳等气体，所述出气口用于排出气体。
[0017]进一步地，所述的盐桥和铂片应当设置在靠近加载试样与反应池中间开孔的部位。
[0018]进一步地，所述的密封绝缘软垫片可以由硅橡胶、聚烯烃类等弹性好、防水的材料制成。
[0019]进一步地，所述的腐蚀反应池和密封绝缘软垫片的开口为方型或圆形等形状，可方便地确定试样与反应溶液的接触面积。
[0020]进一步地，所述的电化学工作站包括辅助电极接口、工作电极接口和参比电极接口。其中，所述的铂片连接到工作站的辅助电极接口，夹具中加载试样连接到工作站的工作电极接口，参比电极连接到工作站的参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应力腐蚀电化学测试装置，所述装置包括电化学工作站、弯曲加载夹具、固定器和腐蚀反应池；所述固定器用于将弯曲加载夹具固定于腐蚀反应池上端面；所述腐蚀反应池的上端面中部具有凹陷平面；该凹陷平面具有开孔，开孔处装有密封绝缘软垫片；所述密封绝缘软垫片的中部开孔；所述的弯曲加载夹具包括加载支架、加载杆和位于加载支架内部、且可上下移动的加载模块；其中，——所述的加载支架内部中空且下部敞口；加载支架的下部敞口处相对的两侧具有向内相向凸出的支脚，支脚上设有凹槽和位于凹槽内的滚轴；——所述加载模块的下端面开有至少一条或对称设置的若干对凹槽，所述凹槽包括可容纳于其中的滚轴；——所述加载模块与加载杆连接，且加载模块随加载杆的动作仅可产生上下移动。2.按照权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述的加载支架放置于凹陷平面的开孔之上。3.按照权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述加载杆转动时可驱动加载模块向上或向下移动。4.按照权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述加载杆与加载模块之间采用螺纹连接，加载杆贯穿加载支架设置或固定于固定架上。5.按照权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述加载杆的中上段通过螺纹连接于加载支架或固定架上，加载杆下端与加载模块之间固定连接，加载杆可在加载模块内转动，但不产生相对加载模块的上下位移。6.按照权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述的弯曲加载夹具通过由若干紧固螺母和紧固螺栓构成的固定架固定于反应池上的凹陷平面区域，或者借助下端固定于腐蚀反应池底部、上端延伸至加载支架上方的固定架、通过加载杆间接固定于反应池的凹陷平面区域。7.按照权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述加载模块采用内部中空结构。8.按照权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世瀚，李明，赵巍，王晓霖，李遵照，崔凯燕，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：