一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法及系统，将预处理后的绝缘材料夹在两个相同材质的预处理后的导电试片之间构成夹心层，制备得到三层组合试样；用Devanathan

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法及系统


[0001]本专利技术属于涂层防腐领域，尤其涉及一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着海上油气开采能力的大幅提升，我国海底管道的数量逐年增加；海底油气管道在复杂的工作环境中会出现腐蚀缺陷，虽然海底管道会采用外防腐保温层的形式对管道进行保护，但是同样存在因为防水措施失效而造成的防腐层老化等现象，这会在管道周围发生阴极析氢腐蚀，产生氢原子，氢原子在管道周围的吸附、扩散、渗透，会对管道造成氢脆威胁，因此测定绝缘防腐涂层的氢原子渗透性能具有一定的工程意义。
[0004]目前导电材料的电化学氢渗透扩散测试方法大部分基于Devanathan
‑
Stachurski双面电解池原理，该类双电解池采用左右两边的设计，其中一个用来对被测材料进行充氢，另一个通过检测渗氢电流获取试样渗透过来的氢含量，两电解池互不联通，中间用导电试样间隔；两个电解池与导电试样的连接处用垫圈密封，整体采用机械压紧的方式以达到密封的效果；这种装置整体操作安全简便，但由于该种方法需要被测试件作为两个电解池的工作电极，所以被测试件需要导电性好，目前该种方法只适用于导电材料；而绝缘材料没有游离的电子或离子，电荷流动很慢，不能满足该装置测定试样需导电性好的要求；因此该种方法常规操作不适用于绝缘材料的氢原子渗透扩散速率测定。
[0005]目前针对绝缘有机涂层，尚无一种简单、便携、安全的氢扩散系数测定方法；鉴于此，为克服以上现有技术中的不足，提供一种准确、安全且高效测定导电性较差的材料氢扩散能力的方法，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法及系统，将绝缘材料夹在两个相同材质的导电材料之间构成三层组合试样，采用Devanathan
‑
Stachurski双面电解池测定三层组合试样的稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线，获得三层组合试样的总体氢原子扩散系数，借助推导的三层组合体系氢渗透理论模型间接获得绝缘材料的氢原子扩散系数，解决因为绝缘材料没有游离的电子或离子而无法构成双电解池的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供了一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法；
[0009]一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法，包括：
[0010]对被测绝缘材料和导电试片进行预处理，得到粘附性良好、物质均一的被测绝缘材料和导电试片，通过双电解池测试方法准确测定预处理后的导电试片的氢原子扩散系数
D
b
；
[0011]将预处理后的绝缘材料夹在两个相同材质的预处理后的导电试片之间构成夹心层，制备得到三层组合试样；
[0012]Devanathan
‑
Stachurski双面电解池的阴极电解池与阳极电解池用三层组合试样分隔，互不连通，对阴极电解池和阳极电解池供电，得到稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线；
[0013]从稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线中，计算得到三层组合试样的氢原子扩散系数D
com
，基于三层组合体系氢渗透扩散理论模型，根据三层组合试样的氢原子扩散系数D
com
和导电试片的氢原子扩散系数D
b
，计算获得绝缘材料的氢原子扩散系数D
f
。
[0014]进一步的，对导电试片的预处理是：采用两个材料相同、尺寸一致、厚度已定的导电试片，分别进行除油、除锈处理，通过双电解池测试方法准确测定氢扩散系数。
[0015]进一步的，所述三层组合试样的制备方法为：
[0016]将一个预处理后的导电试片置于水平面，依据绝缘材料的物质状态不同，分别选择通过旋涂、喷涂或者粘附的方式使绝缘物质与导电试片紧密结合，观察绝缘物质表面形貌，确定形貌完好后再在绝缘物质表面粘附另一个预处理好的导电试片；
[0017]常温静置处理，待绝缘物质与导电试片紧密结合且保证完全固化后即可。
[0018]进一步的，还可以对三层组合试样两侧的导电暴露面进行镀镍处理，在导电暴露面镀上一层均匀光亮的镍层，保证电化学氢渗透测量的准确性。
[0019]进一步的，所述的Devanathan
‑
Stachurski双面电解池的阴极电解池用于充氢腐蚀环境，阳极电解池用于检测三层组合试样的氢气渗透量，制作电解池的材料选择ATSM G148和ISO17081标准推荐的聚四氟乙烯材质，采用恒电位仪或电化学工作站为阴极电解池和阳极电解池供电。
[0020]进一步的，还可以对三层组合试样两侧的导电暴露面分别焊上导线，以保两电解池内各自的电极均具有良好的导电性。
[0021]进一步的，阳极电解池设置鲁金毛细管，用于消除液接电势和溶液电阻。
[0022]本专利技术第二方面提供了一种绝缘材料氢原子扩散性能评价系统。
[0023]一种绝缘材料氢原子扩散性能评价系统，包括预处理模块、试样制备模块、试样测试模块和系数计算模块；
[0024]预处理模块，被配置为：对被测绝缘材料和导电试片进行预处理，得到粘附性良好、物质均一的被测绝缘材料和导电试片，通过双电解池测试方法准确测定预处理后的导电试片的氢原子扩散系数D
b
；
[0025]试样制备模块，被配置为：将预处理后的绝缘材料夹在两个相同材质的预处理后的导电试片之间构成夹心层，制备得到三层组合试样；
[0026]试样测试模块，被配置为：Devanathan
‑
Stachurski双面电解池的阴极电解池与阳极电解池用三层组合试样分隔，互不连通，对阴极电解池和阳极电解池供电，得到稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线；
[0027]系数计算模块，被配置为：从稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线中，计算得到三层组合试样的氢原子扩散系数D
com
，基于三层组合体系氢渗透扩散理论模型，根据三层组合试样的氢原子扩散系数D
com
和导电试片的氢原子扩散系数D
b
，计算获得绝缘材料的氢原子扩散系数D
f
。
[0028]本专利技术第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法中的步骤。
[0029]本专利技术第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述的一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法中的步骤。
[0030]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法，其特征在于，包括：对被测绝缘材料和导电试片进行预处理，得到粘附性良好、物质均一的被测绝缘材料和导电试片，通过双电解池测试方法准确测定预处理后的导电试片的氢原子扩散系数D
b
；将预处理后的绝缘材料夹在两个相同材质的预处理后的导电试片之间构成夹心层，制备得到三层组合试样；Devanathan
‑
Stachurski双面电解池的阴极电解池与阳极电解池用三层组合试样分隔，互不连通，对阴极电解池和阳极电解池供电，得到稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线；从稳态渗氢电流密度
‑
时间曲线中，计算得到三层组合试样的氢原子扩散系数D
com
，基于三层组合体系氢渗透扩散理论模型，根据三层组合试样的氢原子扩散系数D
com
和导电试片的氢原子扩散系数D
b
，计算获得绝缘材料的氢原子扩散系数D
f
。2.如权利要求1所述的一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法，其特征在于，对导电试片的预处理是：采用两个材料相同、尺寸一致、厚度已定的导电试片，分别进行除油、除锈处理，通过双电解池测试方法准确测定氢扩散系数。3.如权利要求1所述的一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法，其特征在于，所述三层组合试样的制备方法为：将一个预处理后的导电试片置于水平面，依据绝缘材料的物质状态不同，分别选择通过旋涂、喷涂或者粘附的方式使绝缘物质与导电试片紧密结合，观察绝缘物质表面形貌，确定形貌完好后再在绝缘物质表面粘附另一个预处理好的导电试片；常温静置处理，待绝缘物质与导电试片紧密结合且保证完全固化后即可。4.如权利要求3所述的一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法，其特征在于，还可以对三层组合试样两侧的导电暴露面进行镀镍处理，在导电暴露面镀上一层均匀光亮的镍层，保证电化学氢渗透测量的准确性。5.如权利要求1所述的一种绝缘材料氢原子扩散性能评价方法，其特征在于，所述的Devanathan
‑
Stachurski双面电解池的阴极电解池用于充氢腐蚀环境，阳极电解池用于检测三层组合试...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，崔振莹，朱远辰，姜堡垒，刘刚，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：